为什么氢生产的新催化剂可能是一件大事

在NC状态下Linyou Cao领导的研究团队表明，硫化钼的一个原子厚膜（MOS₂)可以作为一种产生氢的有效催化剂。

氢气作为能源具有很大的承诺，而是从水中加工的水电解氢气的产生 - 目前依赖于昂贵的铂催化剂。新的研究表明MOS₂原子薄膜也是氢生产的有效催化剂，而不是与铂一样有效 - 相对便宜。（工作中的发布可以在这里找到，本文可以在这里找到。）

但是，是什么让这与之前的催化剂比铂更便宜的工作不同呢?我们和曹林友坐下来解释这是怎么回事。

摘要：你的发现如何使用mos₂作为氢气生产的催化剂不同于以前的研究结果关于其他比铂还便宜的催化剂?

Linyou曹:很简单。我们的工作首次证明了原子MoS2薄膜可以成为析氢的有效催化剂。的金属氧化物半导体₂薄膜是具有理想带隙的半导体，用于太阳能分裂。与先前的研究相比，您提到的，其材料有限于电催化水分裂（使用电力分裂水），我们的材料对使用太阳能光的水分裂具有很大的承诺，这是太阳能领域的圣杯。

摘要：但是没有其他半导体如果与光吸收器结合，就可以不用电，从光能中生产氢?

曹:简而言之，单分子MoS₂为太阳能水的分解提供了一个无与伦比的材料平台。

首先，单层MOS₂有一个理想的带隙用于太阳能水的分裂，这是任何现有材料都无法匹敌的。单分子层MoS的带隙₂跨越了水的氧化还原电位。其价带比水氧化电位低，导带比水还原电位高。此外，它的带隙约1.8eV，与太阳辐射光谱很好地匹配。

第二，我们的工作证明了单分子层MoS₂结合太阳能光吸收和催化功能。与之前的工作不同，通常需要两种不同材料的组合——一种用于光吸收，另一种用于催化反应——单层MoS₂为两种功能提供了一个新的太阳能分裂平台，两种功能都集成了。这种集成可以显着促进转移照片产生的电荷以推动反应的效率，这对于传统的两材料系统来说是一个巨大的挑战。

值得注意的是，这项工作还没有证明水分裂，但指出了单分子层MoS的前景₂在那个方向。这项工作首次证明了单分子层MoS₂对析氢反应具有催化活性。这一结果与学界的传统观点形成了鲜明的对比。传统观点认为，只有MoS2的边缘位点才具有催化活性，而且是连续的MoS₂原子薄膜的边缘少，将是催化不活跃。

摘要：让我们开门见山吧。为什么人们要关心这种进步呢?它离商业应用还有多远?

曹:这项工作是基础科学的重大进展。它证明了单分子层MoS₂薄膜对氢的演化具有催化活性，这与社会上的传统观念形成了鲜明的对比。

这项工作可能在两个方面深刻影响技术发展。首先，为单层金属氧化物半导体的发展奠定了基础₂如我们上面所讨论的，用于太阳能水分解的光催化剂。其次，与通过增加边缘位点的数量来提高析氢催化性能的传统策略不同，这项工作建议减少MoS的厚度₂材料是有效催化氢气进化的关键因素。

据我们所知，我们是世界上唯一研究单分子MoS催化的团队₂电影。这是因为此时我们有一个独特的能力来生产大面积（厘米）单层MOS₂电影。催化研究需要这种合成能力。

这种突破非常有前途，但仍处于技术开发的早期阶段。我们目前正在努力使用MOS2电影用于太阳能水分裂，希望很快就能产生积极的结果。