高活性（100）晶面暴露的SnS2/SnO2异质结用于高效电催化析氢

氢能由于其高热值和零碳排放，被认为是理想的化石燃料的替代品。铂等贵金属虽然拥有优异的催化性能，但是其高成本限制了它们的大规模应用。近些年来，酸性条件下电解水析氢反应（HER）催化剂取得了重大进展。然而，碱性环境中的HER却受限于水裂解步骤的迟缓动力学，因此开发高效且低成本的碱性HER催化剂刻不容缓。

图1. SnS₂/SnO₂-NF催化剂的合成示意图及SEM图。

近日，武汉科技大学李轩科教授（点击查看介绍）课题组在国际顶级期刊Applied Catalysis B: Environmental (影响因子：16.683) 上发表研究论文，他们在泡沫镍上生长了二硫化锡/二氧化锡异质结构 (记为SnS₂/SnO₂-NF)。SnS₂/SnO₂异质结的形成引入了高活性(100)晶面暴露及更多的活性位点，加速了电子和离子的扩散动力学，不仅显著降低了水的解离能，还优化了氢中间体的吸附能，从而促进了HER反应动力学。得益于此，该催化剂在碱性介质中展现了高效且稳定的HER性能。在1 M KOH电解液中，只需要−108 mV的过电位就能达到−10 mA cm^-2的电流密度，Tafel斜率仅为50.1 mV dec^-1，并展现了优异的稳定性。这个工作为从晶面工程出发设计高性能HER电催化剂开辟了一条新的途径。

图2. SnS₂/SnO₂-NF催化剂的析氢性能图。

图3. SnS₂/SnO₂催化剂的DFT计算及析氢机理图。

论文第一作者为湖南大学博士研究生吴静，通讯作者为武汉科技大学李轩科教授、德国锡根大学杨年俊博士和武汉科技大学张琴副教授。

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Exposing Highly Active (100) Facet on a SnS₂/SnO₂ Electrocatalyst to Boost Efficient Hydrogen Evolution

Jing Wu, Rong Zhao, Hui Xiang, Chenfan Yang, Wenda zhong, Chengzhi Zhang, Qin Zhang*, Xuanke Li*, Nianjun Yang*

Appl. Catal. B Environ., 2021, 292, 120200, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120200

通讯作者简介

李轩科，武汉科技大学二级教授，博士生导师，湖北省楚天学者特聘教授

现为武汉科技大学化学与化工学院院长，武汉科技大学先进炭材料工程中心以及中国宝武-武汉科技大学炭材料联合工程研究中心主任。长期从事高品质炭纤维纺丝沥青的合成机制及制备；高导热沥青基炭纤维的制备技术和控制机制；高导热石墨材料及其高导热复合材料的制备技术与控制机理；过渡金属碳化物在炭材料表面的形成机制和纳米过渡碳化物的控制合成，电催化和电池用先进储能炭材料。先后在Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Appl. Catalysis B, Energy Storage Mater., Carbon, J. Energy Chem.等知名期刊上发表研究论文200余篇，授权发明专利20余项，主持国防项目和国家基金联合基金重点项目各一项以及央企重大合作项目两项，主持完成国家自然基金重点项目一项和面上项目四项以及国防重点项目多项。

http://www.carbon-wust.cn/home/device_detail/14/13 

https://www.x-mol.com/university/faculty/24752 

杨年俊：博士，德国锡根大学纳米材料课题组组长，主要致力于各种碳材料的化学气相合成及其在电化学等领域的基础与应用研究。近些年在Chem. Soc. Rev .、Energy Environ .Sci.、 Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Appl. Catalysis B、Small等志上发表论文140多篇；出版系列丛书1部、专著4部、撰写书章节9次。多次在国际大会做邀请报告、担任杂志Small、Nanoscale、ACS Appl. Mater. Interfaces、Carbon等多种杂志的客座主编、任Dia Relat. Mater等杂志的编委；是欧洲材料年会（E-MRS）分会主席、Hasselt金刚石研讨会及金刚石及碳材料国际会议的委员会成员；组织主持召开国际会议10多次。

张琴：博士、副教授，楚天学子，2018年于武汉大学取得博士学位，2018年7月起就职于武汉科技大学。主要从事二维材料的可控制备、改性及其在能源存储和转换中的应用，近五年围绕新型层状材料的构建及其在储能领域的研究已在Chem、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Appl. Catalysis B、Energy Storage Mater.等国际权威杂志发表论文发表SCI论文20余篇，多次参加国内外学术会议，主持国家自然基金1项，作为骨干成员参与国家项目2项。

http://www.wust.edu.cn/hxyhg/2020/0222/c2151a212533/page.htm