替代位 VSn 纳米分散于 MoS$_2$ 薄膜中作为可规模化替代 Pt 的催化剂
材料科学
2020-10-22 v1
摘要
在作为 Pt 基催化剂替代品的过渡金属硫族化合物（TMdCs）中，金属性 TMdCs 催化剂具有高度反应活性的基面但不稳定。与此同时，化学稳定的半导体性 TMdCs 因其惰性的基面而表现出受限的催化活性。在此，我们提出将金属性硫化钒（VSn）纳米分散于半导体性 MoS2 薄膜（V-MoS2）中作为一种高效催化剂。在合成过程中，钒原子替代进入六方单层 MoS2 形成随机分布的 VSn 单元。Cu 电极上的 V-MoS2 薄膜表现出可规模化替代 Pt 的催化性能：在 0.6 V 下电流密度达 1000 mA cm-2，在 10 mA cm-2 电流密度下过电位为 -0.06 V，以及在 0 V 下交换电流密度为 0.65 mA cm-2，并对析氢反应（HER）具有优异的循环稳定性。V-MoS2 的高本征 HER 性能可解释为电子从 Cu 电极高效转移至钒位点附近具有最优吉布斯自由能（-0.02 eV）的硫空位。本研究深入揭示了在原子层面设计 TMdCs 以提升析氢本征催化活性的途径。
引用
@article{arxiv.2010.10908,
title = {Substitutional VSn nanodispersed in MoS$_2$ film for Pt-scalable catalyst},
author = {Frederick Osei-Tutu Agyapong-Fordjour and Seok Joon Yun and Hyung-Jin Kim and Wooseon Choi and Soo Ho Choi and Laud Anim Adofo and Stephen Boandoh and Yong In Kim and Soo Min Kim and Young-Min Kim and Young Hee Lee and Young-Kyu Han and Ki Kang Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.10908},
year = {2020}
}
备注
17 pages, 3 figures and a table