Ni3S2/MoS2异质结构作为碱性介质中全解水双功能电催化剂的优化设计与性能研究

为解决MoS2在碱性条件下活性低、活性位点少且缺乏OER催化能力的问题，研究人员通过水热法合成不同Ni摩尔比的Ni3S2/MoS2异质结构。结果表明，Ni–MoS2-0.3在10 mA cm?2电流密度下HER和OER过电位分别低至74 mV和260 mV，且稳定性优异。该研究为开发高效、低成本的双功能电催化剂提供了新思路。

　　

随着全球能源需求激增和化石燃料枯竭，氢能因其高能量密度和零碳排放成为理想替代能源。然而，电解水制氢的核心瓶颈在于缺乏高效、稳定的双功能电催化剂。目前，铂（Pt）和铱/钌氧化物（IrO₂/RuO₂）虽性能优异，但高昂成本限制其大规模应用。二硫化钼（MoS₂）虽成本低廉，但其碱性条件下HER活性不足且OER几乎无活性。更棘手的是，传统研究多聚焦单一反应优化，或固定组分异质结构，缺乏对活性位点与电子协同作用的系统调控。

针对这一挑战，来自印度理工学院（BHU）的研究团队通过精准调控Ni₃S₂负载量，构建了系列Ni₃S₂/MoS₂异质结构。研究发现，Ni–MoS₂-0.3在碱性介质中展现出卓越的双功能活性：HER过电位仅74 mV，OER过电位260 mV（均以10 mA cm^?2为基准），且经1000次循环后性能无衰减。这项工作发表于《International Journal of Hydrogen Energy》，为设计非贵金属双功能催化剂提供了理论依据和实验范本。

研究团队采用水热法合成不同Ni含量的Ni₃S₂/MoS₂异质结构，通过XRD、TEM、拉曼光谱和XPS表征材料结构，并用电化学工作站测试HER/OER性能。

Structural and morphological analysis
XRD显示所有样品均保留MoS₂的六方晶系特征峰（32.7°、39.6°、58.4°），而Ni₃S₂相的31.5°峰强度随Ni含量增加而增强，证实异质结构成功构建。TEM观察到MoS₂纳米片与Ni₃S₂纳米颗粒的紧密界面，这种结构有利于电子转移。

Electrochemical performance
线性扫描伏安测试表明，Ni–MoS₂-0.3的HER起始电位较纯MoS₂正移120 mV，OER活性提升更显著。塔菲尔斜率分析显示其HER（131 mV dec^?1）和OER（145 mV dec^?1）动力学均优于对比组。电化学阻抗谱证实该样品电荷转移电阻最低，归因于Ni₃S₂的金属性提高了整体导电性。

Conclusions
该研究通过组分调控实现了Ni₃S₂/MoS₂异质结构的性能优化，其突破性在于：1）Ni₃S₂的引入不仅提供OER活性位点，还通过界面电子重排激活MoS₂的基面硫原子；2）纳米花形貌增大了比表面积；3）碱性条件下的长期稳定性满足工业应用需求。这项工作为开发"一石二鸟"型电解水催化剂提供了新策略。