超声辅助水相剥离法制备二维MoS2纳米片用于高效HER催化

"水相剥离法制备二维TMDs纳米片作为HER催化剂，通过使用水和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的混合溶液，以MoS2粉末为原料，借助超声辅助剥离技术，成功制备出高度分散且催化活性优异的二维MoS2纳米片。实验表明，离心转速对MoS2纳米片的剥离层数和电催化析氢活性有显著影响，随着离心速度增加，纳米片的层数减少，析氢效果增强。在4000rpm条件下得到的双层MoS2纳米片表现出0.524V的起始过电位和143mV/dec的塔菲尔斜率。此外，此剥离方法也适用于WS2纳米片的制备，其电催化析氢性能同样出色，起始过电位和塔菲尔斜率为0.381V和128mV/dec。" 这篇论文详细探讨了二维过渡金属硫化物（TMDs）纳米片，特别是MoS2和WS2，作为高效析氢反应（HER）催化剂的制备和应用。采用水相剥离法，这是一种环保且成本较低的方法，通过将MoS2粉末在含有表面活性剂SDBS的水中进行超声处理，可以得到均匀分散的纳米片。这一过程中的关键参数——离心转速，对最终产物的性能至关重要。离心速度的增加有助于减少MoS2纳米片的层数，从而提升其在HER中的催化效率。 实验结果显示，在4000rpm的离心条件下，制得的MoS2纳米片主要由双层结构组成，展现出优异的电催化活性。其在析氢反应中的起始过电位较低（0.524V），表明需要较低的能量输入即可启动反应，而塔菲尔斜率（143mV/dec）则揭示了其高效的催化速率。这些特性使得MoS2纳米片成为HER的理想候选材料。 此外，研究还表明，这一剥离方法不仅限于MoS2，也适用于WS2纳米片的制备。WS2纳米片在HER中表现出了相似但更优的性能，起始过电位仅为0.381V，塔菲尔斜率为128mV/dec，这进一步证实了水相剥离法的普适性和在制备高性能二维TMDs纳米片中的潜力。 该研究提供了一种有效的策略来制备用于HER的高活性二维TMDs纳米片，且这种方法具有可扩展性，可应用于其他过渡金属硫化物，为开发新型高效能源转换材料提供了新途径。关键词包括二硫化钼、过渡金属硫化物、液相剥离以及析氢反应，这些都是论文的核心研究领域。