激光网3月14日消息，近日，中国科学院国家纳米科学与技术中心王斌教授领导的研究团队报告说，二维材料气泡产生的应变有利于析氢反应的催化活性。该研究发表在《化学催化》杂志上。
通过电化学水分解产生的绿色氢气为实现碳中和生产过程提供了潜力。催化剂在促进阳极的 HER 方面发挥着至关重要的作用，使其成为向可持续能源未来过渡的关键组成部分。
过渡金属硫族化合物 ，尤其是 MoS2，引起了人们对替代铂基材料的关注。实施了缺陷、掺杂、空位和界面工程等一系列策略来提高MoS2的催化活性HER 的基平面。
然而，平面外微观结构的影响经常被忽视，由于它们的柔韧性，这些微观结构通常存在于 2D 材料中。因此，活性位点与催化剂测试性能之间的相关性仍然值得怀疑，特别是考虑到在实际催化剂中容易出现弯曲的形貌。
在这项研究中，王教授的团队受到自上而下方法制造的气泡的启发，实现了在单层MoS2之间的界面处定制具有不同“无基材”曲率的气泡和通过液滴辅助转移方法的 hBN。
有限元建模计算表明，应变分布逐渐增加，从气泡的外围向中心移动。大气泡可以达到高达 1.74% 的应变水平。
密度泛函理论表明，这些气泡诱导了MoS2上的应变形成，从而增强了质子的吸附和 HER 动力学。因此，HER 活性显着提高，值达到 129.65 mA cm-2与 48.11 mA cm-2 相比在 -0.4 V 下与可逆氢电极 的关系。
“我们的团队发现了一种制造气泡的创新方法，可以实现精确的定制，并深入了解气泡对应变分布的深远影响。实验结果表明，与较大气泡相关的应变水平超过了典型的晶格畸变诱导应变。
“我们相信这一发现对于理解平面外结构与固有材料特性之间的复杂关系具有重要意义，”王教授说。
此外，理论研究表明，这种面外结构中出现的应变可以调节催化剂的电子结构，从而调节催化剂的质子吸附性能，这不仅为氢能生产提供了更高效、更稳定的催化剂，而且可能推动其他相关领域的技术进步。
