大连化物所提出二维硫化钼限域铑原子的距离协同催化效应

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Nat. Nanotechnol

., 2016, 11, 218；

Nat. Commun

., 2017, 8, 14430；

Nano Energy

, 2019, 61, 611；

Chem. Rev

., 2019, 119, 1806）。该策略能够有效地提高MoS

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催化HER的性能。然而，如何精确调控并优化面内硫的活性仍是亟待解决的关键问题。该团队最新的研究显示MoS

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晶格限域单原子Rh之间的距离协同效应能够有效调控并优化面内S原子的反应活性，从而显著提高其HER催化活性。研究团队通过控制Rh原子的浓度来改变Rh原子间的平均距离，发现Rh原子间距与HER活性之间存在奇特的“火山型曲线”关系。当MoS

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晶格内Rh原子的质量分数达到适中的4.8%时，催化剂的HER反应活性达到最高，产生10 mA cm

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电流密度仅需67 mV过电位。该活性超过了绝大多数已报道的MoS

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基材料在酸性体系下的催化活性，并接近了商业化40% Pt/C催化剂的活性。同时，密度泛函理论（DFT）计算发现，MoS

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晶格限域Rh原子激发了Rh近邻S原子的活性，且Rh原子间距与S原子对氢的吸附自由能之间也呈现出“火山型曲线”关系，即当限域的Rh原子间距适中时，面内S原子活性位对氢的吸附能最优（更接近0 eV），达到最高的HER催化活性。该工作揭示了MoS

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限域Rh单原子之间的距离协同效应对面内S原子电子结构及催化活性的调控与优化机制，为设计与优化MoS

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基新型催化剂提供了借鉴。

相关研究成果发表于《德国应用化学》（

Angew. Chem. Int. Ed

.）上。上述工作得到国家科技部重点研发计划项目、国家自然科学基金基础科学中心重大项目，中科院前沿科学重点研究项目、中科院洁净能源创新研究院合作基金项目、教育部能源材料化学协同创新中心（2011

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ChEM）的资助。

二维MoS

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限域Rh原子的距离协同效应对HER活性的影响