二硫化鎢作為電催化劑的應用

二硫化鎢是一種頗具前途的電催化劑，它的層狀結構具有可調節的電氣特性及裸露的邊緣可作為活性中心。它主要被用作氫氣進化反應的電催化劑。WS2的表面是惰性的；然而，WS2的催化活性發生在片狀邊緣，這決定了整體催化性能。為了提高WS2的催化效果，電解質必須與WS2層完全接觸。

研究人員提出了兩種有效的策略：（a）通過將邊緣暴露在電解質中來增加活性表面積；（b）增加每個活性位置的固有活性。電催化的活性中心主要集中在2 H-MS2晶體層的邊緣。為了獲得具有更多活性中心的WS2結構，研究人員目前正在研究缺陷工程、相變和納米結構化。Yin等通過調整反應物的濃度合成了邊緣缺陷的富氧混合WS2。

（圖片來源：Rosanna Mastria et al/Nature）

其主要原理是通過摻入氧原子形成表面缺陷來提高WS2的催化活性。最近，由於各種成分的協同作用，複合催化劑開始顯示出比單一成分催化劑更高的電催化性能。許多研究表明，WS2可以與某些納米材料相結合來製備複合催化劑，從而控制納米材料的過度生長，防止發生自我聚集。

Chen等成功製備了高效的CoP/WS2納米片複合材料用於氫氣進化電催化劑。在CoP/WS2納米片複合材料中，具有豐富活性位點的WS2納米片成功支持了具有良好分散性的CoP納米顆粒。這種異質結構使CoP納米顆粒和WS2納米片之間產生了最佳的協同作用。與單獨使用CoP和WS2時相比，CoP/WS2納米片複合材料顯示出優異的氫氣進化性能。

（圖片來源：Rosanna Mastria et al/Nature）

文章來源：Ding J, Feng A, Li X等， 二硫化鎢的性能、製備和應用 - 綜述 [J]。應用物理學, 2021, 54(17): 173002.

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