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江西师大袁彩雷AFM:螺旋MoS2结构促进微涡流增强HER

涡流(eddy current)是在交变磁场(alternating magnetic field, AMF)中产生的一种磁场效应,它可以触发持续的局部加热,在不影响催化剂或反应器寿命的情况下降低能耗。但是,涡流效应对过渡金属二硫化物(TMDs)电催化的研究仍处于起步阶段,其实际电催化应用受到传统层状TMDs多层结构的阻碍。传统的阶梯金字塔型MoS2像变压器中的硅钢板一样,具有层层堆叠结构,不可避免的层间势垒会抑制涡流的产生,导致磁加热效率低下。

基于此,江西师范大学袁彩雷教授(通讯作者)等人报道了通过改进的化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)方法和倾斜衬底设计并合成了具有丰富边缘活性位点的3D螺旋锥体型MoS2

在文中,作者利用CVD法在SiO2/Si基底上合成了具有丰富边缘活性位点的阶梯型和螺旋锥型MoS2纳米片。实验测试发现,不同于合成的3D阶梯金字塔型MoS2,螺旋金字塔型MoS2呈现出比阶梯金字塔型MoS2更好的析氢反应(HER)性能,这是因为螺旋金字塔型MoS2的电子直接沿着螺旋轨道传输,从而显着提高了电子转移效率。

更重要的是,在交变磁场(AMF)下螺旋金字塔型MoS2的HER性能较阶梯金字塔型MoS2有很大提高,这是因为在AMF下螺旋金字塔型MoS2纳米片的内部形成了微涡流,从而最大限度地利用了磁热。该工作为微涡流在促进多层TMDs的HER活性中发挥的作用提供了有希望的指导,并为未来设计场辅助电催化反应提供了新思路。

Micro Eddy Current Facilitated by Screwed MoS2 Structure for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202111067.

https://doi.org/10.1002/adfm.202111067.


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