材料与化学工程学院肖元化、方少明教授团队在Journal of Materials Science & Technology上发表水分解最新研究成果

氢燃料因其无污染和高能量密度的优点而被认为是最有前途的化石燃料替代品之一。然而，缓慢的HER/OER动力学需要高过电位来克服大的能垒。最先进的电催化剂主要是贵金属材料，如用于OER的Ru/IrO2和用于HER的Pt，但这些材料受到其高成本和低丰度的限制。目前，过渡金属硫族化合物、金属氧化物、磷化物、层状双氢基氧化物、金属有机框架和单原子催化剂作为水裂解的电催化剂得到了广泛的研究。其中，硫化钴在碱性电解质中通常表现出优异的OER性能，但它的HER性能往往不佳。缺陷或异质结构对提高HER电催化活性有显著作用。可以预见，耦合两种调节策略将显著提高该类材料的水裂解性能。

近日，材料与化学工程学院肖元化、方少明教授团队在《Journal of Materials Science & Technology》（影响因子10.9，中科院1区）报道了金属硫化物电催化水分解最新研究成果。团队通过控制双金属硫化物的组分，在临界分解温度下一步热解成功构建富S空位的Cu1.96S/Co9S8异质结构。测试表明该材料在电催化OER过程会发生重构，而HER过程材料保持一定的稳定性。同时，通过密度泛函理论（DFT）模拟，证明了Cu1.96S/Co9S8中的S空位和异质结构界面优化了HER的电子结构和中间体的吸附，展现了优异的HER性能。而异质结的重构也能降低OER过程中的普遍性团聚问题，提高了OER性能。因此，该异质结材料展现了优异的双功能电催化水分解性能。本研究为构建具有丰富缺陷和相界面的金属硫化物异质结及其在电催化应用领域中的动态演化研究方面提供了有效的策略。以上研究成果得到了河南省自然科学基金优秀青年基金(212300410091)的支持。（通讯员：肖元化）

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030223001378