电沉积制备氢析出反应电催化剂Mo3S13

　　二硫化钼被认为是一种极有前景的、廉价的、有效的氢析出反应的电催化剂。但是与商品化的铂催化剂相比，性能仍有差距。为了进一步提高硫化钼的电催化活性，北京大学化学与分子工程学院的一个研究小组利用电沉积的方法制备了Mo₃S₁₃膜。该修饰电极表现出对氢析出反应优良的电催化活性，启动电势为130mV（vs. RHE），Tafel 斜率为37mV dec^-1，在超电势为200mV时，电流密度达到10 mA cm^-2。该电沉积的Mo₃S₁₃薄膜具有高硫钼比和高桥式S22-和顶点S2-比例，同时实现了增加活性位点数量和提高活性位点活性的目的。此外采用了简便的电化学原位沉积制备方法，电化学催化剂和基底电极之间表现出很好的导电性，有利于电催化氢析出反应过程中的电子转移，使得到的Mo₃S₁₃薄膜具有优良的电催化析氢性能，为今后制备高效廉价的析氢催化剂打下了基础。相关的研究发表在2017年6月7日的《ACS Applied Materials & Interfaces》上。 

　　图1 线近边结构谱；(c)电沉积Mo3S13和(NH4)2Mo3S13的Mo元素K边的X射线扩展边吸收谱的傅里叶变换结果；(d)电沉积Mo3S13和(NH4)2Mo3S13的Mo元素K边的X 射线扩展边吸收谱拟合后的k空间曲线 

　　由于所制备的Mo3S13固体呈现无定形的结构，利用北京同步辐射装置(BRSF)X射线吸收谱技术对其结构进行了更进一步的表征，以了解Mo原子周围S原子的配位情况。比较电沉积Mo3S13 和(NH4)2Mo3S13·2H2O 的Mo元素K 边的X 射线吸收近边结构谱，二者吸收边没有观察到明显差别，说明二者结构中Mo元素周边的化学环境是基本相似的。再对电沉积Mo3S13和 (NH4)2Mo3S13·2H2O的Mo元素K 边的X射线吸收扩展边结构谱进行傅里叶变换，结果显示出Mo原子周围存在两个壳层，分别指向Mo-S结构相互作用和Mo-Mo结构相互作用。在电沉积的Mo3S13中，Mo-S壳层平均键长为2.44埃（表征键长2.0埃），配位数7.2；Mo-Mo壳层平均键长为2.73埃（表征键长2.4埃），配位数2.7。在(NH4)2Mo3S13·2H2O中，Mo-S壳层平均键长为2.43埃（表征键长2.0埃），配位数7.0；Mo-Mo壳层平均键长为2.75埃（表征键长2.4埃），配位数2.0。电沉积Mo3S13 的两个壳层和(NH4)2Mo3S13·2H2O的两个壳层平均键长和配位数相近，进一步证明了二者结构中Mo原子所处化学环境相似。由此确认电沉积得到的固体结构是Mo3S13。 

　　发表文章： 

Kuangzhou Du, Lirong Zheng, Tanyuan Wang, Junqiao Zhuo, Zhiwei Zhu, Yuanhua Shao, and Meixian Li,* Electrodeposited Mo3S13 Films from (NH4)2Mo3S13·2H2O for Electrocatalysis of Hydrogen Evolution Reaction. ACS Applied Materials & Interfaces, 9(2017), 18675-18681.