水热法制备NiCo2S4/WS2异质结纳米片及其高效电催化析氢性能研究

为开发高效非贵金属电催化剂，研究人员通过水热法合成WS2/NiCo2S4异质结纳米片，利用TEM-SAED、XRD等多维表征证实其结构特性。该催化剂在碱性环境中析氢过电位（η10）低至-163 mV，电荷转移电阻显著降低，为清洁能源开发提供新策略。

　　

随着全球能源需求激增和化石燃料枯竭危机，氢能作为零碳能源备受关注。电化学水分解制氢技术中，析氢反应(HER)催化剂是关键瓶颈——铂族金属虽高效但成本高昂，而过渡金属硫化物如WS₂虽具潜力却面临导电性差、活性位点有限的困境。沙特阿拉伯伊玛目穆罕默德·本·沙特伊斯兰大学(Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University, IMSIU)的M. Khairy团队创新性地将WS₂与镍钴硫化物(NiCo₂S₄)复合，通过界面工程构建高效异质结催化剂，相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》。

研究采用水热合成法制备纯WS₂、NiCo₂S₄及其复合物，通过阴极极化和电化学阻抗谱(EIS)评估性能。X射线衍射(XRD)证实NiCo₂S₄呈现立方尖晶石结构，而透射电镜-选区电子衍射(TEM-SAED)揭示了异质结的成功构建。

材料表征
XRD显示NiCo₂S₄/WS₂复合物同时具备两组分的特征峰，2θ=16.28°对应NiCo₂S₄的(111)晶面。X射线光电子能谱(XPS)证实界面电子重分布，这是提升催化活性的关键。

电化学性能
NiCo₂S₄/WS₂电极在碱性条件下表现卓越：析氢过电位从NiCo₂S₄的-483 mV显著降至-163 mV，电荷转移电阻为三者最低。傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实硫键合模式改变是活性提升的结构基础。

该研究通过精准界面调控，证明异质结工程可协同提升过渡金属硫化物的HER性能。NiCo₂S₄/WS₂的优异表现源于：①WS₂边缘活性位点暴露；②NiCo₂S₄的高导电性；③异质界面加速电荷转移。这项成果为设计非贵金属电催化剂提供了新范式，对推动绿氢产业化具有重要价值。