研究背景

作为可再生能源体系中的重要组成部分，氢能目前备受关注。为了减少碳排放，缓解严峻的气候环境问题，各行业对氢能的需求不断增大。电解水制氢是获取氢能的一种有效方法，该方法需要高效、低成本、长寿命的电催化剂。传统的贵金属催化剂的稀有性及其高昂的成本使其无法大规模开发使用。因此，开发低成本、高稳定、高效的电催化剂是目前亟待解决的问题。

近日，西北大学胡鹏教授、张春梅教授联合香港中文大学龙祎教授，带领研究团队采用化学气相输运和水热相结合的方法，合成了 Co 掺杂的 NbSSe。该电催化剂展示出高催化活性和稳定性，发现并揭示了掺杂后高催化活性的来源。

该工作先使用化学气相输运法，合成了高质量 NbSSe 单晶，再用水热法对晶体完成 Co 原子掺杂。Co 原子的掺杂浓度为 10％ 时的 NbSSe 展现出了优良的催化活性和优异的稳定性。在 10 mA cm⁻² 时过电位为 173 mV，在 5000 次的 LSV 扫描后，催化性能几乎没有衰减。结合 X 射线光电子能谱 (XPS)、电子顺磁共振 (EPR) 的表征和密度泛函理论 (DFT) 计算，证实了优异催化性能来源于 Co 掺杂和 S/Se 空位缺陷的协同作用。

该成果以“Post Cobalt Doping and Defect Engineering of NbSSe for Efficient Hydrogen Evolution Reaction”(《高效电催化析氢催化剂 Co 掺杂 NbSSe》)为题，发表在英国皇家化学会期刊  Journal of Materials Chemistry A 上，并被选入 Journal of Materials Chemistry A  HOT Papers。