析氧过程中活性位点TM发生动态配位转变的TMO6@MoS2单原子催化剂

设计稳定、高效和低成本的析氧(OER)催化剂是实现电解水制氢高效工作的关键。尽管MoS2具有丰富的可控结构和析氢(HER)催化应用,但传统结构设计(掺杂、缺陷、边界、界面等)难以激发其OER催化活性。 针对MoS2对氧化性(OH*OOH*)中间产物吸附较弱导致OER催化活性较差的问题。设计出了MoS2基单原子催化剂TMO6@MoS2TM = Sc, Ti, V, Cr, AZ, Fe, Co, Ni, Cu, Zn),提出了TMO6@MoS2TM = Sc, Ti, V, Cr, AZ, Fe, Co)在OER过程中发生TM动态配位的催化新机制,通过冷冻干燥与热解相结合的方法合成了理论高活性的单原子FeO6@MoS2新材料,实验验证其在10 mA cm-2的电流密度下具有0.18 V的低过电位(图1)。该工作发表在Energy Environ. Sci. 2022, 15, 2071–2083上。

 
图1 (a) FeO6@MoS2OER催化机制;(b)FeO6@MoS2的原位拉曼光谱;(c)理论OER过电位; (d)10 mA cm-2OER实验过电位