由于近年来化石燃料的消耗不断加大,导致了环境恶化越来越严重,人们迫切的追求可再生和清洁能源。氢气由于其来源丰富,可再生,清洁无污染等优点,成为有望取代化石燃料的一种新型能源。电解水制氢因为其有效的半反应——电解水析氢反应（HER）是经济友好的,高效的产氢方式,所以历来受到追捧。大量研究表明,电解水析氢反应催化剂的催化效率直接影响着产氢效率。铂基材料被认为是最有效的HER催化剂,但是由于其价格昂贵限制了大规模的使用。因此,寻找一种有效的提高HER催化活性的非贵金属电催化剂仍然是一种挑战。在这里,一种高效的电解水析氢电催化剂,富有S缺陷的三维Mo₂C@MoS₂异质结纳米结构经过简单的三部煅烧而得到。此方法的独特之处在于二维的碳片作为牺牲模板形成中间产物三维Mo₂C立体结构,然后经过后续硫化形成的。除此之外,密度泛函理论计算进一步表示了富有缺陷的3D Mo₂C@MoS₂ NS具有更小的H的吸附吉布斯自由能,通过对比,缺陷在催化剂中能提供更多的活性位点,最终提高电催化剂的催化活性。因此,3D Mo₂C@MoS₂ NS在全pH的电解液条件下,具有好的电催化性能,这对电解水析氢催化剂的发展是一个新的突破。本工作比起之前的HER电催化剂的优势之处在于以下三点,独特的三维异质结纳米结构,丰富的S原子缺陷以及在全pH下优异的电解水析氢性能。1.一方面,三维立体结构具有好的电化学传导性,因为其具有大的比表面积和高的机械强度;另一方面,独特的异质结结构具有强的电子相互作用,可以减少界面传递阻抗,加快电子转移速率,进一步提升催化活性。2.S缺陷对于提高电化学活性起着重要的作用。由于硫化之后表面的MoS₂的002晶面暴露出来,此晶面具有丰富的S原子缺陷,导致了外层Mo原子暴露出来,对HER反应提供了更多的活性位点。3.3D Mo₂C@MoS₂ NS在全pH范围是性能很好的HER催化剂材料。3D Mo₂C@MoS₂ NS分别在0.5 M H₂SO₄,1 M PBS缓冲溶液和1 M KOH电解液下,当电流密度是10 mA cm^-1的过电位分别是67,121和86 mV,对应的Tafel斜率是37,46和39 mV dec^-1,并且在持续120小时的稳定性测试中具有很好的耐久性,这些性能都优于报道的碳化物,磷化物和硒化物电催化剂。除此之外,3D Mo₂C@MoS₂ NS具有很高的温度适用范围,能进一步提升电解水析氢技术的应用。