分解水析氫用二硫化鎢

二硫化鎢是一種具有高催化活性的新型光分解水催化劑。它在分解水析氫領域具有較大的應用價值，能夠有效提高可見光下太陽能的利用率和氫氣的產生速率。

太陽能和氫能是公認的低成本、高效且清潔的兩種新能源。光催化制氫利用太陽能分解水析氫，不僅能夠有效利用這兩種新能源，也能促進能源短缺和環境污染問題的進一步解決。

二硫化鎢具有層狀結構、半導體性、高電子遷移率、豐富的活性位點和合適的帶隙。當二硫化鎢的層數由多層減薄為單層時，其1.3 eV的間接帶隙將變成2.1 eV的直接帶隙。因為這些特性，二硫化鎢可用于分解水析氫並具備較為廣闊的應用前景。

分解水析氫過程中，二硫化鎢具有以下優點：

第一，少數原子層的厚度和較大的比表面積使得二硫化鎢具有本身原子數量級的活性位點數量，而且二硫化鎢材料可以通過多種剝離手段實現二維的片層結構；

第二，二硫化鎢材料的邊緣通常具有高效的析氫性能。最早，理論計算就提出MOS₂邊緣的Mo與S原子具有接近于零的吉布斯自由能，媲美鉑族貴金屬催化劑，而且該結論己得到多數理論與實驗上的證實。二硫化鎢納米片層在0.5 M 稀硫酸的環境下需要250〜300  mV的過電壓即可實現10 mA/cm²的析氫電流密度；

第三，二硫化鎢是具有類似石墨烯的片層材料，這為實現複合結構提供了便利，尤其是對碳材料的負載，可以進一步優化催化劑整體的導電性能，He等人將WS₂負載在碳納米管上，使得析氫過電壓下降到110 mV；

二硫化鎢片層結構的表面可以進一步通過製造缺陷、提供應力、異質摻雜等手段以獲得析氫性能優化。

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