钼钒双掺杂NiS/Ni3S2异质纳米花的三重调控策略：高效双功能水分解及多源能量驱动产氢研究

为解决镍硫化物催化剂本征活性不足和气泡释放效率低的问题，研究人员通过一步水热法构建了钼/钒共掺杂NiS/Ni3S2异质纳米花电极。该材料兼具超亲水-超疏气特性，显著提升HER（55 mV@10 mA cm?2）和OER（185 mV@10 mA cm?2）性能，实现1.48 V低电压全水分解，并创新性开发机械能-氢能转换系统，为可持续能源转化提供新范式。

　　

这项突破性研究通过三重调控策略——原子掺杂、异质界面构建和表面润湿性调控，成功制备出生长在泡沫镍基底上的钼(Mo)/钒(V)双掺杂硫化镍异质纳米花材料。密度泛函理论(DFT)计算揭示，过渡金属掺杂诱导的Ni 3d-Mo/V 3d轨道杂化有效下移d带中心，优化氢中间体(H)和氧中间体(OOH)吸附自由能，如同为催化剂装上了"电子调节器"。

更令人称奇的是，这种特殊的分级结构赋予材料超亲水-超疏气(Superhydrophilic-Superaerophobic)的"智能皮肤"特性，气泡接触角接近0°，使产生的氢气泡像露珠从荷叶表面滚落般迅速脱离。这种协同效应使析氢反应(HER)和析氧反应(OER)过电位分别降至55 mV和185 mV（10 mA cm^?2），全水分解电压仅需1.48 V，媲美贵金属催化剂。

研究团队还脑洞大开，将摩擦纳米发电机(TENGs)与电解槽联用，首次实现机械能-氢能的直接转化。当用风扇模拟风能驱动时，该系统仍保持85%的 Faraday效率，如同给可再生能源装上了"氢能转换器"。这种将电子结构调控、界面工程和表界面润湿性设计融为一体的策略，为新一代能源转换材料的设计提供了教科书级的范例。