氢能是未来能源体系的重要组成部分。电解水制氢是减少对化石燃料的依赖、降低碳排放的关键技术之一。MoS2作为一种有前景的非贵金属催化剂，具有独特的电子结构和化学性质，在催化制氢领域得到了广泛应用。

本期小丰整理了3篇有关MoS2制氢的最新研究进展，一起看下吧~

Small

1T-MoS2负载高密度Pd单原子催化剂实现全pH高效析氢

1T-MoS2因其高导电性和催化活性而受到关注，但获取高纯度1T-MoS2仍具有挑战。

2024年6月1日，期刊Small报道了研究人员开发了SO42-原位锚定制备1T相MoS2的方法。该项工作系统研究了高载量贵金属Pd在1T-MoS2上的原子级分散结构，并探索了其在全pH下的电催化析氢效果。

研究人员通过湿化学浸渍和热解法使SO42−锚定嵌入MoS2形成1T-MoS2，随后采用简单热处理方式引入Pd原子，制备得到Pd1/1T-MoS2/C催化剂。结果表明，薄层1T-MoS2均匀分散在KBC片层上，Pd以单原子形式嵌入MoS2且保持了金属相且Pd含量可达7.2wt%。

在析氢反应（HER）中，Pd1/1T-MoS2/C催化剂展现出优异的催化性能，在碱性电解质中，过电位低至53mV（电流密度为10mA cm-2），接近商用Pt/C，优于大多数已报道的HER催化剂。Tafel斜率仅为37mV dec-1，并且具有最小的电荷转移电阻。同样地，该催化剂在酸性和中性电解质下HER活性依然优异。

贵金属实验与理论计算结果证明了Pd原子与MoS2之间有Pd-S键生成且存在电荷转移，Pd的引入有效调控了MoS2中相邻两壳层S位点的电子结构，使S活性位点的氢吸附能接近于零并且保持了1T相的结构稳定，从而加速了HER动力学。

该研究成果对发展低成本和稳定催化剂的设计和开发具有推动作用，有助于减少温室气体排放，推动能源结构的转型。

文献名称：Stabilizing and Activating Active Sites: 1T‐MoS2 Supported Pd Single Atoms for Efficient Hydrogen Evolution Reaction

DOI:10.1002/smll.202401537

Chemical Engineering Journal

Pt原子团簇/MoS2纳米片/Co掺杂中空碳纳米纤维高电流密度制氢

2024年7月6日，Chemical Engineering Journal报道了研究人员制备出一种基于Pt原子团簇(AC)/MoS2纳米片/钴掺杂中空碳纳米纤维 (Pt-MoS2-Co@CHNF)的高效混合电催化剂，可用于大规模制氢。

该催化剂中Pt ACs的含量为0.46wt％，比商业Pt/C（20wt％）低43倍。得益于Co掺杂的中空和层状结构，所制备的Pt-MoS2-Co@CHNF催化剂具有大的比表面积（44.5m2/g），有利于形成更多的活性位点并增加电解质与催化剂之间的吸附和接触时间，从而加速整体碱性HER。

实验结果表明，在1MKOH电解质中，Pt-MoS2-Co@CHNF 催化剂在电流密度为10mA cm−2时，过电位低至91mV ，在300mA cm−2时过电位低至297mV，Tafel斜率为78mV dec-1。

此外，该电催化剂还具有出色的耐久性，在200mA cm−2的大电流密度下连续运行14小时后，衰减可以忽略不计。Pt-MoS2-Co@CHNF 用于HER时具有出色的活性和稳定性，优于之前报道的最先进的Co基和MoS2基催化剂。

值得注意的是，Pt-MoS2-Co@CHNF作为自支撑无粘合剂电极时，在301mV的低过电位下实现了500mA cm−2的超高电流密度，并且该电极在1M KOH海水电解质中以500mA cm−2可稳定24小时，这代表了其在大规模海水制氢的巨大潜力。

文章名称：Pt atomic clusters/MoS2 nanosheets/Co-doped hollow carbon nanofibers for high-current–density alkaline hydrogen production

DOI:10.1016/j.cej.2024.153665

Advanced Functional Materials

基于MoS2/Ti3C2催化剂的摩擦纳米发电机制氢系统

由摩擦纳米发电机（TENG）驱动的电解水被认为是一种有前途的绿色制氢方法。

2024年7月18日，Advanced Functional Materials报道研究人员一种高效的自供电制氢系统，以MoS2/Ti3C2/NF做制氢电极，通过集成多层旋转摩擦纳米发电机 (MR-TENG)、电源管理电路(PMM)和电解池, 实现了氢气的生产。

该团队采用混合酸刻蚀法和水热法制备得到MoS2/Ti3C2复合材料，并将其作为电解水制氢的电极。在电流密度为10mA cm−2时，MoS2/Ti3C2的过电位为124mV，Tafel斜率为24.63mV dec-1。以50mV−1的速率扫描，MoS2/Ti3C2MXene电极在连续10000次CV扫描后没有明显的衰减，证明其具有良好的稳定性。

与纯MoS2、Ti3C2相比，MoS2/Ti3C2具有更高的电化学活性面积，这说明其催化活性位点的暴露程度更大，反应物能被有效地吸附和移动，从而提高了催化剂的性能。

此外，研究人员评价了MoS2/Ti3C2电催化剂的MR-TENG系统在制氢方面的潜在应用。组装的自供电系统由MR-TENG、PMM、恒压输出模块和电解槽组成。

结果表明，当MR-TENG在90rpm运行时，该系统的产氢速率达到7.1μL/min，证明了其可作为一种可行的自动力水电解制氢系统。

该项研究中基于MR-TENG的水电解系统将为将海洋蓝能转化为可再生的绿色氢能提供一个可行的途径。

文献名称：Triboelectric Nanogenerators Powered Hydrogen Production System Using MoS2/Ti3C2 as Catalysts

DOI:10.1002/adfm.202406188

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