近日，机械与汽车工程学院联合西安交通大学金属材料强度国家重点实验室、韩国首尔大学多家单位，在二维材料电化学析氢电极方面取得重要进展，相关研究成果以“Identifying the Active Sites in MoSi2@MoO3 Heterojunctions for Enhanced Hydrogen Evolution”为题，发表在国际高水平期刊《Small Methods》（JCR分区:1区，IF 12.4），目前已被热点专题（Hot Topic: Magnetic Materials）收录。我校青年教师高波为论文第一作者，王进教授为第一通讯作者，青岛理工大学为第一署名通讯单位。

界面工程有效调控化学键合和电子配置，在调控过渡金属硫属化合物（TMDs）异质结材料的电催化活性中扮演着重要角色。TMDs的异质界面提供大量的结构畸变、大量的表面悬挂键以及配位不饱和的表面原子，这些可以诱导高表面化学活性并促进反应物的化学吸附和快速的界面电荷转移，从而增强电催化性能。然而，界面处存在各种不同的表面位点，通过传统的光谱学表征和理论计算难以进行表征和量化，真实活性位点的甄别仍然是一个巨大挑战。针对此问题，团队首先关注了Mo基二维材料中协同非金属元素对催化活性的影响，结合DFT理论计算和实验进行研究。根据初步实验的结果，选择具有优异催化活性的MoSi2和MoO3（与Mo2C、MoS2、MoTe2和MoN相比）制备MoSi2@MoO3异质结。新型MoSi2@MoO3异质结在碱性介质中展现出出色的HER性能。最后，通过理论计算对界面处真实吸附位点进行甄别。

论文链接：https://doi.org/10.1002/smtd.202301542

理解二维过渡金属二卤化物(2D-TMD)从半导体(2H)相到金属(1T，1T′)相的相变过程为析氢催化的发展提供了方向。到目前为止，相工程方法作为储能和催化领域电子和电极器件新型低成本纳米材料开发的实用途径被深入研究。然而，在电催化过程中作为关键活性中心的2H/1T、2H/1T′或1T/1T′之间的异质结构却常常被忽视。针对此问题，王进教授、首尔大学Ho Won Jang教授和西安交通大学宋忠孝教授等通过碳掺杂MoS2，并结合密度泛函理论计算阐述MoS2相转变以及析氢反应机制。研究成果以《Modulating Trinary‐Heterostructure of MoS2 via Controllably Carbon Doping for Enhanced Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction》为题在《Advanced Functional Materials》发表。

研究人员结合实验和理论研究证明，C+MoS2优异的电催化活性源于其非均相界面对H*的有效吸收和良好的电导率。该项工作不仅为TMD材料的相变工程提供了深层次的见解，也为设计高性能HER电催化剂提供了理论基础。（撰稿：高波；审核：李忠晓、郭阳）

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202214085

高波，青岛理工大学讲师，博士，硕士生导师。主要研究方向为功能薄膜结构设计及电催化应用研究。主持国家自然科学基金和山东省自然科学基金各1项，以第一作者在Adv. Funct. Mater.、Appl. Catal. B: En.、Small Methods、ACS Appl. Mater. Interfaces.、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A.等国际期刊发表SCI论文10余篇。