Construction of Co₉S₈/MoS₂ Heterostructures for Enhancing Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction

Abstract

利用前驱物形貌导向法，成功制备了Co9S8/MoS2异质结构催化剂，该催化剂在碱性析氢反应（HER）中表现出优异的催化活性及稳定性，其在10 mA·cm-2处的过电势仅为84 mV.通过X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、电子自旋共振（ESR）、拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）和同步辐射（XAFS）等表征，证明了CoS2/MoS2在H2氛围下煅烧形成Co9S8/MoS2的过程中，CoS2中Co的配位模式从部分八面体向Co9S8中的四面体转变，这种转变可活化MoS2的惰性平面，从而使其更有利于吸附H*.除此之外，接触角数据表明：该催化剂具有良好的亲水性，有利于电解液渗透及气体分子的迅速扩散，从而促进HER反应速率.由于异质结构间具有强烈的相互作用，该催化剂可表现出良好的结构稳定性.本工作基于Co9S8/MoS2异质结构的成功构筑及对其HER催化机理的充分探讨，为后续硫化物异质结及其在电催化中的应用提供了良好的思路和研究基础.