0 1引言

水分解的電化學(xué)過程由兩個(gè)半反應(yīng)組成，即陽極析氧（OER）和陰極析氫（HER），其中OER反應(yīng)式為：4OH- → H2O + 2O2(g) + 4e-，HER反應(yīng)式為：2H2O (l) + 2e- → H2(g) + 2OH-。過渡金屬硫化物等復(fù)合材料是最有潛力的雙功能（HER, OER）電催化劑材料之一，但它們受固有催化活性低，電導(dǎo)率低，穩(wěn)定性差等原因仍達(dá)不到令人滿意的性能，發(fā)展高效、穩(wěn)定的過渡金屬復(fù)合材料電催化劑仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)。因此，通過活性材料與導(dǎo)電性基底異質(zhì)結(jié)構(gòu)工程協(xié)同作用共同設(shè)計(jì)并構(gòu)建高效的雙功能催化劑電極材料成為了有效解決路徑。

0 2成果簡介

利用鴻之微Device Studio中的DS-PAW通過第一性原理計(jì)算對(duì)基于rGO媒介載體上構(gòu)建的NiS2-MoS2異質(zhì)結(jié)催化劑電催化機(jī)制進(jìn)行研究，計(jì)算了差分電荷密度、DOS和PDOS。具體包括NiS2和MoS2之間異相界面處的電子耗散和聚集情況，以及費(fèi)米能級(jí)附近活性位點(diǎn)和d波段中心的電子轉(zhuǎn)移速率的優(yōu)化與固有催化活性增強(qiáng)的關(guān)系進(jìn)行研究分析。以期進(jìn)一步明確具有豐富非均相界面、完全暴露的活性位點(diǎn)和電子相互作用的NiS2-MoS2/rGO/NF催化劑材料在析氧反應(yīng)（OER）和析氫反應(yīng)（HER）中的構(gòu)效關(guān)系。

0 3圖文導(dǎo)讀

圖1 NiS2-MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 NiS2-MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的HER 2e-和OER 4e-的模擬流程圖

圖3 NiS2-MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)差分電荷密度圖

圖4 NiS2-MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的DOS和PDOS的示意圖

0 4小結(jié)

本文使用了鴻之微DS-PAW軟件，計(jì)算了NiS2-MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的差分電荷密度、DOS和PDOS。通過差分電荷密度可以看到在異質(zhì)界面上的電子重構(gòu)，促進(jìn)了界面上的快速電子轉(zhuǎn)移，界面兩側(cè)電荷的積累和耗盡將形成一個(gè)內(nèi)置的電場(chǎng)，以促進(jìn)界面上的電荷轉(zhuǎn)移。從理論上講，DOS的強(qiáng)度與催化劑的導(dǎo)電率密切相關(guān)。最優(yōu)雜化體系（NiS2-MoS2/rGO/NF）的DOS在費(fèi)米能級(jí)上是連續(xù)的，表明了其固有的金屬性質(zhì)。此外，NiS2-MoS2/rGO/NF的DOS強(qiáng)度顯著增加，特別是在費(fèi)米能級(jí)附近的區(qū)域，表明雜化體系中非均相界面上的電子轉(zhuǎn)移迅速，電導(dǎo)率增加。通常情況下，遠(yuǎn)離費(fèi)米能級(jí)的d帶中心值會(huì)導(dǎo)致活性位點(diǎn)與吸附物質(zhì)之間的結(jié)合強(qiáng)度變?nèi)酰欣谒肿雍椭虚g活性物質(zhì)的脫附，提高了NiS2-MoS2/rGO/NF的催化活性。

文獻(xiàn)說明

文獻(xiàn)信息：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略用于二元金屬硫化物界面催化活性提高及其水分解研究

DOI：https://doi.org/10.1016/j.electacta.2023.142377

文獻(xiàn)作者：Wenxiu Xua, Ying Weia, Shaobo Zhoua, Ran Suna, Xing Huanga, Sheng Hana, ?, Shuaize Wangb, Jibo Jianga, ?

審核編輯 ：李倩