原子级核壳结构中的应力应变：提高析氢催化活性的新策略

发布时间：2019/1/14 9:36:27

2018年4月，课题组研究成果“Atomic-Scale Core/Shell Structure Engineering Induces Precise Tensile Strain to Boost Hydrogen Evolution Catalysis”发表在材料领域期刊“Advanced Materials”，论文第一作者为课题组朱罕副研究员。

能源和环境问题是人类社会发展的两大重要主题，发展绿色可持续氢能是解决环境问题和减少对化石燃料过分依赖的最有前途的方法，电催化制氢需要高效且稳定的电催化剂。因此，研究和开发低成本、高效率和高稳定性的电解水催化材料具有重要意义。研究团队在以往研究基础上提出了调控异质结构应力应变来提高催化活性的新策略，晶体中的拉伸应力效应是通过压缩或扩大纳米结构来产生表面层的原子重新排列，原子尺度上的应变效应可以导致晶格参数的变化，并改变固有的原子间距离并修改键合电子的能级，从而大大降低析氢反应的能级势垒。研究团队利用异质外延生长的方法在纳米纤维反应器中构建Co₉S₈/MoS₂核壳结构，通过调控核壳结构中壳层厚度来调节表面拉伸应力，进而产生表面应力应变，通过精细控制MoS₂壳层数（MoS₂壳层从5变为1）来改变应力应变大小，从而大幅提升催化剂的析氢反应活性。该研究首次揭示了二元过渡金属硫化物核壳结构中的应力应变与电化学性能之间的关系，对多组分高效析氢电催化剂的合理设计具有较好的指导作用。

Han Zhu, Guohua Gao, Mingliang Du,* Jinhui Zhou, Kai Wang, Wenbo Wu,* Xu Chen, Yong Li, Piming Ma, Weifu Dong, Fang Duan, Mingqing Chen, Guangming Wu, Jiandong Wu, Haitao Yang, and Shaojun Guo*, Atomic-Scale Core/Shell Structure Engineering Induces Precise Tensile Strain to Boost Hydrogen Evolution Catalysis, Adv. Mater., 2018, 1707301.