将几何工程与电子工程结合应用于MoS2@CoS2/MXene体系：一种用于提升氢演化反应性能的三组分催化剂

本研究通过垂直锚定MoS2纳米片于CoS2框架并与导电MXene自组装，设计出高效的三组分电催化剂。该催化剂在酸性介质中实现10 mA cm?2电流密度，过电位166.3 mV，塔菲尔斜率65.6 mV dec?1，并保持200小时以上稳定性。高分辨率SECM证实界面电子转移与特定活性位点的关系，为非贵金属催化剂设计提供了新策略。

　　

摘要

要消除地球丰富的非贵金属催化剂与贵金属催化剂在氢演化反应（HER）性能上的差距，需要从简单的成分改进转向复杂的层次结构设计及界面电子相互作用的调控。本文报道了一种三组分电催化剂MoS₂@CoS₂/MXene的层次结构：首先将MoS₂纳米片垂直锚定在CoS₂框架上以最大化边缘暴露度，然后通过静电自组装引入导电性的Ti₃C₂T_x MXene。CoS₂核心作为电子供体激活暴露的边缘位点，而MXene则作为导电基底，有效防止催化剂聚集并确保其机械稳定性。结果表明，该混合催化剂在酸性介质中可在166.3 mV电压下实现10 mA cm^?2的电流密度，Tafel斜率为65.6 mV dec^?1，并且性能可维持超过200小时。我们利用高分辨率扫描电化学显微镜技术直接观察了局部催化活性，为界面电子转移及特定活性位点的增强效应提供了空间分辨的证据，从而在微观层面上验证了结构与活性之间的关系。这项研究展示了通过形态工程和界面电学调控相结合的方法，为提升非贵金属催化剂的性能提供了新的策略。

图形摘要

这种三组分MoS₂@CoS₂/MXene催化剂通过将MoS₂垂直集成到电子供体CoS₂核心上，并与导电性MXene自组装而成，从而实现了高效的HER反应。该设计最大化了边缘暴露度并优化了电子结构。高分辨率扫描电化学显微镜（SECM）直接观察到了界面电子转移和局部活性的增强现象，证实了这种催化剂卓越性能的机制。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的其他数据可在补充信息中找到。