近期，江西師范大學(xué)袁彩雷教授課題組利用傾斜襯底的化學(xué)氣相沉積（CVD）方法，在二氧化硅/硅（SiO2/Si）襯底上制備了具有豐富邊緣活性位點(diǎn)的三維螺旋錐體二硫化鉬（MoS2）。與階梯錐體MoS2相比，螺旋MoS2的析氫性能更為優(yōu)異，能為微渦流促進(jìn)多層過渡金屬二硫化物的析氫反應(yīng)活性提供更多的思路。
渦流是由于一個移動的磁場與金屬導(dǎo)體相交所產(chǎn)生的。在電磁感應(yīng)效應(yīng)的作用下，導(dǎo)體內(nèi)會產(chǎn)生一個循環(huán)的電流。正常情況下，磁場變化越快，感應(yīng)電動勢就越大，渦流就越強(qiáng)；渦流能使導(dǎo)體發(fā)熱。然而，傳統(tǒng)的層狀過渡金屬二硫化物如二硫化鉬因?yàn)橛酗@著的層間勢壘，而會抑制渦流產(chǎn)生，進(jìn)而降低磁加熱效率，不利于析氫反應(yīng)。
從化學(xué)成分上來看，MoS2是由過渡金屬鉬和非金屬硫一起組成的一種化合物，具有顯著的催化活性和較高的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，且資源豐富和生產(chǎn)成本較低，所以深受光催化領(lǐng)域研究者的青睞。
為了彌補(bǔ)層狀二硫化鉬在渦流應(yīng)用中的不足，江西師范大學(xué)研究者就采用了CVD法合成了三維螺旋錐體結(jié)構(gòu)的MoS2，并將其應(yīng)用于渦流中。研究表明，螺旋錐體MoS2具有顯著的析氫性能，主要是因?yàn)樗藢娱g勢壘，使電子直接沿著螺旋軌道傳輸，以提高電子轉(zhuǎn)移效率。另外，在交變磁場的作用下，螺旋錐體MoS2材料內(nèi)部會形成了微渦流，從而最大限度地利用了磁加熱，提高電催化活性。注意：所謂的勢壘也稱為位壘，就是在PN結(jié)由于電子、空穴的擴(kuò)散所形成的阻擋層，兩側(cè)的勢能差。
該研究成果已以“Micro Eddy Current Facilitated by Screwed MoS2 Structure for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction”為題發(fā)表在Advanced Functional Materials上。
