三维自组装石墨烯钼硫族化合物电极在析氢/析氧及氧还原反应中的性能评估

《New Journal of Chemistry》：Performance evaluation of electrodes developed from self-assembled graphene molybdenum chalcogenides for vital hydrogen/oxygen evolution and oxygen reduction reactions

本研究针对高效耐用多功能电催化剂的开发需求，报道了一种通过简易一步水热法合成的三维自组装自支撑石墨烯负载钼硫族化合物（MoOS-G、MoOSe-G、MoO-G）。其中MoOS-G在酸性介质中展现出最优异的全水分解性能，仅需280 mV过电位即可达到10 mA cm?2电流密度，并能催化H2S分解产氢和四电子ORR反应（起始电位0.97 V vs. RHE），为绿色能源技术提供了新型材料解决方案。

　　

开发高效耐用的多功能电催化剂对绿色能源技术至关重要。本研究报道了一种简易的一步水热合成法，成功制备出三维自支撑的石墨烯负载钼硫族化合物：包括硫化钼（MoOS-G）、硒化钼（MoOSe-G）和氧化钼（MoO-G）。其中MoOS-G在酸性介质中表现出最优异的全水分解电催化性能，仅需280 mV的过电位即可达到10 mA cm^?2的电流密度，远优于MoO-G的390 mV和MoOSe-G的540 mV。

除了析氢反应（HER）和析氧反应（OER）外，MoOS-G和MoOSe-G在Na₂S + NaCl（模拟海水）中对H₂S分解也展现出高活性和稳定性，能在阴极产生H₂，阳极产生单质硫，其中MoOS-G在350 mV电压下可实现35 mA cm^?2的电流密度。此外，MoOS-G还能催化四电子氧还原反应（ORR），在碱性介质中相对于可逆氢电极（RHE）的起始电位达到0.97 V。

通过全面的结构和表面分析（包括X射线衍射XRD、拉曼光谱Raman、扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM和X射线光电子能谱XPS），研究人员证实了材料的结构完整性，并突出了钼-硫（Mo-S）官能团与原位生成的磺化石墨烯之间的协同效应。这些特性使MoOS-G具备高导电性、丰富的活性位点和优异的耐久性。