NiCo2S4修饰WS2纳米片的简易合成及其高效产氢性能研究

为应对传统燃料短缺和环境污染问题，研究人员通过水热法构建NiCo2S4/WS2异质结催化剂，显著提升析氢反应(HER)活性。该材料在碱性环境中过电位降至-163 mV（η10），电荷转移电阻最小，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的局限性日益凸显，开发高效、低成本的清洁能源技术成为当务之急。氢能因其零碳排放特性被视为理想替代能源，但其大规模生产受限于析氢反应(HER)催化剂的活性和成本。传统铂基催化剂价格昂贵，而过渡金属硫化物如WS₂虽成本较低，却存在导电性差和活性位点不足的缺陷。

针对这一挑战，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，通过水热法构建了NiCo₂S₄/WS₂异质结催化剂。研究发现，这种材料在碱性条件下表现出卓越的HER性能：过电位(η₁₀)从NiCo₂S₄的-483 mV显著降低至-163 mV，电荷转移电阻最小化，证实了界面电子重分布对催化活性的增强作用。相关成果发表在《Inorganic Chemistry Communications》上，为设计非贵金属催化剂提供了新思路。

研究采用四大关键技术：X射线衍射(XRD)分析晶体结构，透射电镜-选区电子衍射(TEM-SAED)观察形貌，X射线光电子能谱(XPS)表征元素价态，以及电化学阻抗谱(EIS)和阴极极化测试评估HER性能。

【研究结果】

1. XRD分析：NiCo₂S₄呈现尖晶石立方结构特征峰，WS₂保持六方相，复合后两相共存且无杂质峰。
2. 电化学性能：NiCo₂S₄/WS₂电极的塔菲尔斜率最低(62 mV/dec)，表明其更优的电荷转移动力学。
3. 机理探讨：WS₂的引入优化了NiCo₂S₄的电子结构，异质界面促进质子吸附/解离过程。

该研究证实NiCo₂S₄/WS₂异质结能协同提升催化活性：WS₂提供丰富边缘活性位点，NiCo₂S₄改善整体导电性，二者界面电子耦合显著降低反应能垒。这一发现不仅为高效HER催化剂设计提供新范式，更推动了过渡金属硫化物在能源转换领域的应用。