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氫能是未來能源體系的重要組成部分,。電解水制氫是減少對化石燃料的依賴,、降低碳排放的關(guān)鍵技術(shù)之一。MoS2作為一種有前景的非貴金屬催化劑,，具有獨特的電子結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì),，在催化制氫領(lǐng)域得到了廣泛應用。

本期小豐整理了3篇有關(guān)MoS2制氫的最新研究進展,，一起看下吧~

Small

1T-MoS2負載高密度Pd單原子催化劑實現(xiàn)全pH高效析氫

1T-MoS2因其高導電性和催化活性而受到關(guān)注,，但獲取高純度1T-MoS2仍具有挑戰(zhàn)。

2024年6月1日,，期刊Small報道了研究人員開發(fā)了SO42-原位錨定制備1T相MoS2的方法,。該項工作系統(tǒng)研究了高載量貴金屬Pd在1T-MoS2上的原子級分散結(jié)構(gòu)，并探索了其在全pH下的電催化析氫效果,。

研究人員通過濕化學浸漬和熱解法使SO42?錨定嵌入MoS2形成1T-MoS2,，隨后采用簡單熱處理方式引入Pd原子，制備得到Pd1/1T-MoS2/C催化劑,。結(jié)果表明,，薄層1T-MoS2均勻分散在KBC片層上，Pd以單原子形式嵌入MoS2且保持了金屬相且Pd含量可達7.2wt%,。

在析氫反應（HER）中,，Pd1/1T-MoS2/C催化劑展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，在堿性電解質(zhì)中,，過電位低至53mV（電流密度為10mA cm-2）,，接近商用Pt/C，優(yōu)于大多數(shù)已報道的HER催化劑,。Tafel斜率僅為37mV dec-1,，并且具有最小的電荷轉(zhuǎn)移電阻。同樣地,，該催化劑在酸性和中性電解質(zhì)下HER活性依然優(yōu)異,。

貴金屬實驗與理論計算結(jié)果證明了Pd原子與MoS2之間有Pd-S鍵生成且存在電荷轉(zhuǎn)移，Pd的引入有效調(diào)控了MoS2中相鄰兩殼層S位點的電子結(jié)構(gòu),，使S活性位點的氫吸附能接近于零并且保持了1T相的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,，從而加速了HER動力學。

該研究成果對發(fā)展低成本和穩(wěn)定催化劑的設計和開發(fā)具有推動作用,，有助于減少溫室氣體排放,，推動能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。

文獻名稱：Stabilizing and Activating Active Sites: 1T‐MoS2 Supported Pd Single Atoms for Efficient Hydrogen Evolution Reaction

DOI:10.1002/smll.202401537

Chemical Engineering Journal

Pt原子團簇/MoS2納米片/Co摻雜中空碳納米纖維高電流密度制氫

2024年7月6日,，Chemical Engineering Journal報道了研究人員制備出一種基于Pt原子團簇(AC)/MoS2納米片/鈷摻雜中空碳納米纖維 (Pt-MoS2-Co@CHNF)的高效混合電催化劑,，可用于大規(guī)模制氫。

該催化劑中Pt ACs的含量為0.46wt％,，比商業(yè)Pt/C（20wt％）低43倍,。得益于Co摻雜的中空和層狀結(jié)構(gòu),，所制備的Pt-MoS2-Co@CHNF催化劑具有大的比表面積（44.5m2/g），有利于形成更多的活性位點并增加電解質(zhì)與催化劑之間的吸附和接觸時間,，從而加速整體堿性HER,。

實驗結(jié)果表明，在1MKOH電解質(zhì)中,，Pt-MoS2-Co@CHNF 催化劑在電流密度為10mA cm?2時,，過電位低至91mV ，在300mA cm?2時過電位低至297mV,，Tafel斜率為78mV dec-1,。

此外，該電催化劑還具有出色的耐久性,，在200mA cm?2的大電流密度下連續(xù)運行14小時后,，衰減可以忽略不計。Pt-MoS2-Co@CHNF 用于HER時具有出色的活性和穩(wěn)定性,，優(yōu)于之前報道的最先進的Co基和MoS2基催化劑,。

值得注意的是，Pt-MoS2-Co@CHNF作為自支撐無粘合劑電極時,，在301mV的低過電位下實現(xiàn)了500mA cm?2的超高電流密度,，并且該電極在1M KOH海水電解質(zhì)中以500mA cm?2可穩(wěn)定24小時，這代表了其在大規(guī)模海水制氫的巨大潛力,。

文章名稱：Pt atomic clusters/MoS2 nanosheets/Co-doped hollow carbon nanofibers for high-current–density alkaline hydrogen production

DOI:10.1016/j.cej.2024.153665

Advanced Functional Materials

基于MoS2/Ti3C2催化劑的摩擦納米發(fā)電機制氫系統(tǒng)

由摩擦納米發(fā)電機（TENG）驅(qū)動的電解水被認為是一種有前途的綠色制氫方法,。

2024年7月18日，Advanced Functional Materials報道研究人員一種高效的自供電制氫系統(tǒng),，以MoS2/Ti3C2/NF做制氫電極，通過集成多層旋轉(zhuǎn)摩擦納米發(fā)電機 (MR-TENG),、電源管理電路(PMM)和電解池, 實現(xiàn)了氫氣的生產(chǎn),。

該團隊采用混合酸刻蝕法和水熱法制備得到MoS2/Ti3C2復合材料，并將其作為電解水制氫的電極,。在電流密度為10mA cm?2時,，MoS2/Ti3C2的過電位為124mV，Tafel斜率為24.63mV dec-1,。以50mV?1的速率掃描,，MoS2/Ti3C2MXene電極在連續(xù)10000次CV掃描后沒有明顯的衰減，證明其具有良好的穩(wěn)定性,。

與純MoS2,、Ti3C2相比，MoS2/Ti3C2具有更高的電化學活性面積,，這說明其催化活性位點的暴露程度更大,，反應物能被有效地吸附和移動,，從而提高了催化劑的性能。

此外,，研究人員評價了MoS2/Ti3C2電催化劑的MR-TENG系統(tǒng)在制氫方面的潛在應用,。組裝的自供電系統(tǒng)由MR-TENG、PMM,、恒壓輸出模塊和電解槽組成,。

結(jié)果表明，當MR-TENG在90rpm運行時,，該系統(tǒng)的產(chǎn)氫速率達到7.1μL/min,，證明了其可作為一種可行的自動力水電解制氫系統(tǒng)。

該項研究中基于MR-TENG的水電解系統(tǒng)將為將海洋藍能轉(zhuǎn)化為可再生的綠色氫能提供一個可行的途徑,。

文獻名稱：Triboelectric Nanogenerators Powered Hydrogen Production System Using MoS2/Ti3C2 as Catalysts

DOI:10.1002/adfm.202406188

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