飞秒激光构建钨掺杂Ni3S2纳米线阵列协同优化高效析氢反应电极

本文通过飞秒激光（fs-laser）表面织构化与钨（W）掺杂协同策略，开发了自支撑W-Ni3S2/Ni-fs电极，其三维锥形微结构阵列和电子结构调控显著提升析氢反应（HER）性能，在1 M KOH中仅需84.5 mV过电位即可驱动10 mA·cm?2电流密度，并展现优异循环稳定性（1000次CV/47 h），为非贵金属催化剂设计提供新思路。

　　

Highlight

本研究采用飞秒激光在镍基底表面构建三维锥形微结构阵列，通过一步水热法直接合成钨掺杂Ni₃S₂纳米线阵列（W-Ni₃S₂/Ni-fs）。激光诱导的微观结构为纳米线生长提供理想模板，而钨掺杂通过提高Ni³⁺/Ni²⁺比例有效调控电子结构，协同实现高效HER催化。

Results and discussion

XRD分析显示W-Ni₃S₂/Ni-fs的衍射峰向低角度偏移（21.655°至55.348°），与标准卡片（JCPDS 44-1418）匹配证实Ni₃S₂晶相存在。TEM表征进一步揭示纳米线阵列的独特形貌特征。电化学测试表明，该电极在碱性条件下过电位低至84.5 mV@10 mA·cm^?2，且经1000次循环后性能无衰减。

Conclusion

飞秒激光刻蚀的镍基底与钨掺杂协同作用，赋予Ni₃S₂纳米线阵列更优的电荷传输能力和活性位点暴露，为替代铂族（PGM）催化剂提供了表面形貌-电子结构双调控的创新方案。