二维二硒化钼及其混合体在氢气生成中的应用

氢气（H₂）因其零碳排放而成为传统化石燃料的绿色和经济替代品。二维二硒化钼（MoSe₂）由于具有较低的H₂吸附吉布斯自由能和良好的导电在H₂生成中具有重要的应用。开发高效的氢气演化反应（HER）催化剂对于经济的绿色H₂生产是很有意义的。

二维过渡金属二氯化物（TMDCs）被认为是贵金属H₂生成催化剂的优秀替代品。在其他TMDCs中，二维二硒化钼由于具有较低的H₂吸附吉布斯自由能、良好的导电性和更高的金属性而受到青睐。此外，通过简单的合成策略，MoSe₂的物理化学和电子特性可以很容易地被定制以适应HER应用。

（图片来源：Muhammad B. Wazir/ACS Omega）

在此，近期一项发表在ACS Omega 2022, 7, 16856-16865的研究回顾了二维MoSe₂在电催化HER中的应用，重点介绍了通过纳米结构设计、相变、缺陷工程、掺杂和形成异质结构来调控MoSe₂特性的最新进展情况。文章还讨论了二维MoSe₂在光催化HER中作为一种共催化剂的作用。

这项文章题为“Review on 2D Molybdenum Diselenide (MoSe₂) and Its Hybrids for Green Hydrogen (H₂) Generation Applications”的研究主要由Muhammad B. Wazir, Muhammad Daud, Soma Safeer, Faisal Almarzooqi和Ahsanulhaq Qurashid等人开展。

MoSe₂具有像MoS₂一样的二维晶格结构，其中单层纳米结构是由夹在两层Se原子之间的一层Mo原子组成的。几层结构是由几个单层之间微弱的范德瓦尔斯层间相互作用形成的。MoSe₂可以作为具有三棱柱几何形状的半导电2H相或具有八面体几何形状的金属1T相而存在。由于Se比S更具金属性，MoSe₂比MoS₂表现出更高的导电性。然而，金属1T相在热力学上是不稳定的，可以很容易地转化为2H相。

由于MoSe₂相对较低的电导率、不活跃的基底面以及合成过程中纳米片的聚集限制了它的应用。幸运的是，MoSe₂的物理化学和电子特性可以很容易地通过简单的技术进行定制，以适应HER的需要。研究人员通过增加活性位点的数量、改善导电性、稳定性和增强形态等策略，充分暴露了二维MoSe₂的活性位点进而有效提高HER性能。

2D二硒化钼的2H→1T相变增强了电导率，并激活了基底面，从而提高了HER的性能。纳米结构设计也是充分利用二维MoSe₂优越的HER潜力的一个重要工具。形成具有增强形态和暴露活性位点的纳米片和纳米片可以提高整体性能。此外，碳质材料也可以通过氮掺杂来激活HER。然而，合成网格状结构的MoSe₂仍然具有挑战性。此外，应追求MoSe₂基催化剂的绿色合成，使氢气的生成完全符合绿色标准。

（图片来源：Muhammad B. Wazir/ACS Omega）

总之，MoSe₂在光催化和光催化HER中也充当了良好的助催化剂。通过相变、缺陷工程、掺杂和其他用于电催化HER的技术，可以进一步提高二维二硒化钼作为光催化氢气生成中的电子输出者的活性。此外，构建和实验调查MoSe₂的直接方案光催化剂是一个新的探索途径，可能会在整体水分离方面产生较好的结果。

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