蔚山國立科學技術研究院（UNIST）Hyesung Park和韓國東國大學首爾校區Young-Kyu Han在Nature communications上發表最新成果。作者開發了一種由鈣鈦礦氧化物（La0.5Sr0.5CoO3-δ，LSC）和鉀離子鍵合二硒化鉬（K-MoSe2）組成的異構催化劑，作為水電解的雙功能催化劑。在金屬鉀插層過程中，電晶體2H相MoSe2通過鉀原子的電荷轉移適度轉化為金屬1T-MoSe2。本研究中的LSC/K-MoSe2系統描述了多方向電荷轉移現象，涉及從K到MoSe2和從LSC到MoSe2的雙向電荷轉移，這顯著提高了水電解效能和操作穩定性。當K-MoSe2與LSC形成異質結構時，通過LSC和鉀原子的互補電荷轉移，MoSe2的金屬相純度顯著提高到90%以上。與LSC或K-MoSe2相比，優化的LSC/K-MoSe2催化劑表現出顯著提高的HER和OER效能，這歸因於MoSe2的導電性增强和LSC中氧中間體吸附的改善。特別是，LSC/K-MoSe2的OER催化活性在1M KOH中優於稀有金屬IrO2催化劑的催化活性。囙此，LSC/K-MoSe2||LSC/K-MoSe2的整體水電解效能（例如，過電位和Tafel斜率）和能效超過了最先進的Pt/C||IrO2對。此外，集成的整體水電解在100 mA cm-2的高電流密度下，其操作穩定性極佳（超過2500小時），而沒有催化劑分解現象。本研究為異質結構催化劑在電解水過程中替代貴金屬電催化劑的效能最大化提供了前景。
圖3.LSC/K-MoSe2異質結的表徵
圖4.雙功能LSC/K-MoSe2催化劑的互補電荷轉移現象
圖5.LSC/K-MoSe2全解水效能文獻資訊Oh，N.K.，Seo，J.，Lee，S. et al. Highly efficient and robust noble-metal free bifunctional water electrolysis catalyst achieved via complementary charge transfer.Nat Commun 12，4606（2021）.https://doi.org/10.1038/s41467-021-24829-8原文刊載於【催化開天地】公眾號
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