(NiCo2)0.95Fe0.05-MoS2分级纳米结构：协同电子相互作用工程助力高效碱性析氧催化

为解决电解水制氢中析氧反应(OER)过电位高、能量转换效率低的问题，研究人员通过原位生长法合成(NiCo2)0.95Fe0.05-MoS2分级纳米电催化剂。该催化剂在碱性环境中仅需275 mV过电位即可实现10 mA·cm?2电流密度，且具有20.58 mV·dec-1的超低塔菲尔斜率，性能优于商用IrO2。其优异性能源于纳米花结构提供的丰富活性位点及(NiCo2)0.95Fe0.05与MoS2的强电子耦合作用，为碱性环境下MoS2基OER催化剂设计提供了新思路。

　　

氢能作为绿色可持续能源的代表，其制备技术一直是研究热点。电解水制氢因环境友好、工艺简单成为理想选择，但析氧反应(OER)因四电子转移过程的高能垒导致动力学缓慢，严重制约整体效率。传统贵金属催化剂（如IrO₂）虽性能优异，但高昂成本和稳定性不足阻碍其大规模应用。过渡金属基材料因成本低廉受到关注，其中二硫化钼(MoS₂)因其层状结构和边缘活性位点成为研究焦点。然而，MoS₂的强M?S键阻碍OER中间体吸附，且导电性差、活性位点有限，亟需通过结构工程和电子调控提升性能。

针对这一挑战，山东农业工程学院的研究团队设计了一种新型分级纳米结构催化剂：(NiCo₂)_0.95Fe_0.05-MoS₂。该工作通过原位生长法将MoS₂纳米片锚定在预合成的(NiCo₂)_0.95Fe_0.05纳米花基底上，构建了具有协同效应的复合催化剂体系。

研究采用扫描电子显微镜(SEM)观察微观形貌，X射线光电子能谱(XPS)分析表面电子状态，电化学工作站测试OER性能。通过对比纯MoS₂和(NiCo₂)_0.95Fe_0.05的性能差异，验证复合材料的优势。

结构表征
SEM显示(NiCo₂)_0.95Fe_0.05呈现垂直纳米片组装的纳米花结构，比表面积大；而纯MoS₂为堆叠片状结构。复合后，(NiCo₂)_0.95Fe_0.05-MoS₂保留了纳米花形貌，MoS₂均匀覆盖在基底表面，形成分级异质结构。

性能分析
电化学测试表明：(1) 在1 M KOH中，(NiCo₂)_0.95Fe_0.05-MoS₂仅需275 mV过电位即可达到10 mA·cm^?2电流密度，显著优于IrO₂(320 mV)；(2) 塔菲尔斜率低至20.58 mV·dec^-1，表明反应动力学显著加速；(3) 电化学阻抗谱(EIS)显示电荷转移电阻降低，证实电子传输效率提升。

机理探讨
XPS证实Fe掺杂和MoS₂负载共同调控了Ni/Co的电子状态：(1) Ni提供OER活性位点；(2) Co优化电荷传输；(3) Fe调节电子结构和形貌；(4) MoS₂与基底的强电子耦合进一步优化表面电子构型，激活更多活性位点。

该研究通过精准设计(NiCo₂)_0.95Fe_0.05-MoS₂分级结构，实现了三重协同效应：纳米花形貌提供丰富活性位点、多金属组分协同调控电子结构、异质界面促进电荷转移。相比现有报道的MoS₂基催化剂，该材料在过电位和动力学参数上均取得突破，为开发非贵金属OER催化剂提供了新策略。论文发表于《Fuel》，对推动电解水制氢技术产业化具有重要意义。