碳布上的氮掺杂NiS/WS2异质结构：一种制备高性能氢演化催化剂的协同方法

《ChemSusChem》：Nitrogen-Doped NiS/WS2 Heterostructures on Carbon Cloth: A Synergistic Route to High-Performance Hydrogen Evolution Catalysts

　　

摘要

开发高效且稳定的氢气演化电催化剂对于促进电化学水分解技术在氢气生产中的实际应用具有重要意义。通过构建异质结构和掺杂元素来合理设计催化剂可能有助于实现这一目标。在本文中，采用了一种简单的水热法结合尿素辅助退火工艺，成功制备了一种具有三维花状形态的氮掺杂NiS/WS₂异质结构复合材料（N-NiS/WS₂/CC）。该催化剂在1 mol/L KOH电解液中表现出优异的氢气演化反应（HER）电催化性能：在10 mA/cm²的电流密度下，过电位仅为96.1 mV，显著优于单一WS₂对照样品。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，NiS与WS₂界面形成的异质结以及氮原子的引入共同调节了WS₂的电子结构，不仅提高了整体导电性，还有效降低了氢吸附自由能（G_H*），从而促进了氢的吸附/脱附并提升了HER活性。此外，N-NiS/WS₂/CC在耐久性测试中也表现出优异的性能。本研究提出的方法为低成本电催化剂的合成提供了一种可行的方案。

图形摘要

通过简单的水热法结合尿素辅助退火工艺制备了一种具有三维花状形态的氮掺杂NiS/WS₂异质结构。该催化剂在碱性条件下表现出优异的氢气演化反应（HER）性能，过电位为96.1 mV（电流密度为10 mA/cm²）。密度泛函理论（DFT）计算表明，异质结界面和氮掺杂共同调节了电子结构，降低了氢吸附自由能，并提高了导电性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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