【摘 要】
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贵金属Pt具有最高的析氢活性，但是其高昂的价格限制了其大面积推广应用。因此，研究开发高活性、低成本的析氢电催化材料，对于发展氢能产业具有重要意义。本工作利用二步水热反应法成功制备了单原子铁-硫化钼(Fe-MoS2)电催化材料，采用X-射线粉末衍射（XRD）、高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）成像技术、能量色散X射线光谱（EDX）、电子能谱测定（XPS）对Fe-MoS2进行了表征
【机 构】
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苏州科技大学化学与生命科学学院江苏省环境功能材料重点实验室
【基金项目】
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国家自然科学基金（21576175）；
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贵金属Pt具有最高的析氢活性，但是其高昂的价格限制了其大面积推广应用。因此，研究开发高活性、低成本的析氢电催化材料，对于发展氢能产业具有重要意义。本工作利用二步水热反应法成功制备了单原子铁-硫化钼(Fe-MoS2)电催化材料，采用X-射线粉末衍射（XRD）、高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）成像技术、能量色散X射线光谱（EDX）、电子能谱测定（XPS）对Fe-MoS2进行了表征。XRD结果表明，所制备Fe-MoS2样品的粉末衍射曲线与晶态2H-MoS2的标准卡（JCPDS 37-1492）相一致，表明Fe-MoS2与2H-MoS2具有相同的晶型结构；球差电镜分析表明，铁单原子均匀分布于MoS2表面；EDX与XPS分析进一步表明铁单原子存在于MoS2结构中。采用线性扫描伏安（LSV）法研究了Fe-MoS2的析氢性能。结果表明，最佳条件下制备的Fe-MoS2，其析氢过电位在电流密度为10mA.cm-2时仅为101mV，而纯MoS2在相同条件下的析氢过电位为462 mV， 其过电位降低了361 mV；纯MoS2的塔菲尔斜率为433 mV·dec-1，而单原子Fe-MoS2的塔菲尔斜率仅为64 mV·dec-1。以乙二胺四乙酸（EDTA）和F-离子为探针分子，测试析氢电催化活性位点，结果表明，在KOH溶液中加入强配位能力的EDTA，其析氢过电位迅速升高，显示铁单原子是析氢电催化剂。机理研究表明，Fe-MoS2的析氢机理为Volmer–Heyrovsky机理。
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