层状材料二硫化钼（MoS₂）是一种多相材料，拥有2H型、1T型、1T型结构。其中八面体配位的1T型MoS₂拥有好的电化学储能、催化性能，被认为是最有前途的功能材料之一。

氢气燃料因其具有高的能量密度、绿色环保等特点，已被广泛用于燃料电池领域。而生产氢气方法的选择性至关重要。目前通过电解水产生氢气的技术日益成熟，设备要求简单，生产绿色环保而被广受欢迎。为了更高性价比获得氢气能源，电催化剂的选择和设计成为焦点。层状材料MoS₂因其具有优异的产氢性能而被广泛用于电催化研究。然而热处理之后通常获得2H型MoS₂，它的电催化性能并不令人满意。为了使MoS₂获得更好的催化性能，通常通过纳米阵列、掺杂外来原子、1T相引入等策略来调控。对于掺杂外来原子，大多数报道工作只能获得表面掺杂，因此设计不同浓度的掺杂量和引入高比例的1T相MoS₂，成为一大挑战。

近日，浙江大学夏新辉研究员（点击查看介绍）、中国科学院物理研究所的谷林研究员（点击查看介绍）和中国科学院上海应用物理研究所姜政研究员（点击查看介绍）等通过磷酸根的均匀插层和氮掺杂浓度调控，成功合成了(N, PO₄^3-)-MoS₂/VG材料，并用作电催化产氢催化剂。磷酸根插层和氮掺杂协同效应指明不仅引进了更多的1T相，而且打破了表面掺杂的限制。

(N, PO₄^3-)-MoS₂/VG在电催化产氢催化剂的应用中具有独特的优势：首先，引进了外来原子会增加更多的活性位点；其次，调控了1T相MoS₂的比例，改善了催化活性。另外，掺杂和1T相的引入都改善了材料本征的电子导电性，促进电化学性能。电化学测试表明：(N, PO₄^3-)-MoS₂/VG 展示了最优的电催化性能，拥有低的过电位（85 mV）和低的塔菲尔斜率（42 mV dec^-1）。这种协同改性策略不仅改善了其电化学性能，也可能为其他领域和其他二维材料提供了新的改性思路。

相关结果发表Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是浙江大学的博士研究生邓盛珏，共同一作是上海应用物理研究所罗密博士和海南大学硕士研究生艾长智。

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Synergistic Doping and Intercalation: Realizing Deep Phase Modulation on MoS₂ Arrays for High‐Efficiency Hydrogen Evolution Reaction

Shengjue Deng, Mi Luo, Changzhi Ai, Yan Zhang, Bo Liu, Lei Huang, Zheng Jiang,* Qinghua Zhang, Lin Gu,* Shiwei Lin, Xiuli Wang, Lei Yu, Jianguo Wen, Jiaao Wang, Guoxiang Pan, Xinhui Xia,* Jiangping Tu

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201909698

导师介绍

夏新辉

https://www.x-mol.com/university/faculty/53204

谷林

https://www.x-mol.com/university/faculty/47838

姜政

https://www.x-mol.com/university/faculty/56490

（本稿件来自Wiley）