二硫化钨作为电催化剂的应用

二硫化钨是一种颇具前途的电催化剂，它的层状结构具有可调节的电气特性及裸露的边缘可作为活性中心。它主要被用作氢气进化反应的电催化剂。WS2的表面是惰性的；然而，WS2的催化活性发生在片状边缘，这决定了整体催化性能。为了提高WS2的催化效果，电解质必须与WS2层完全接触。

原始的S 2p和W 4f信号的XPS光谱图片，Rosanna Mastria et al/Nature

研究人员提出了两种有效的策略：（a）通过将边缘暴露在电解质中来增加活性表面积；（b）增加每个活性位置的固有活性。电催化的活性中心主要集中在2 H-MS2晶体层的边缘。为了获得具有更多活性中心的WS2结构，研究人员目前正在研究缺陷工程、相变和纳米结构化。Yin等通过调整反应物的浓度合成了边缘缺陷的富氧混合WS2。

其主要原理是通过掺入氧原子形成表面缺陷来提高WS2的催化活性。最近，由于各种成分的协同作用，复合催化剂开始显示出比单一成分催化剂更高的电催化性能。许多研究表明，WS2可以与某些纳米材料相结合来制备复合催化剂，从而控制纳米材料的过度生长，防止发生自我聚集。

Chen等成功制备了高效的CoP/WS2纳米片复合材料用于氢气进化电催化剂。在CoP/WS2纳米片复合材料中，具有丰富活性位点的WS2纳米片成功支持了具有良好分散性的CoP纳米颗粒。这种异质结构使CoP纳米颗粒和WS2纳米片之间产生了最佳的协同作用。与单独使用CoP和WS2时相比，CoP/WS2纳米片复合材料显示出优异的氢气进化性能。

WS2光学和电子转换的结构示意图，Rosanna Mastria et al/Nature

文章来源：Ding J, Feng A, Li X等， 二硫化钨的性能、制备和应用 - 综述 [J]。应用物理学, 2021, 54(17): 173002.

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