多組分3D多孔結(jié)構(gòu)是用于多種應(yīng)用的有前途的分層材料。本文中，我們證明了MoS
2在具有可變孔徑的石墨烯泡沫上的原子層沉積（ALD）是一種有前途的方法，可用于制備復(fù)雜的3D異質(zhì)結(jié)構(gòu)，用作氫析出反應(yīng)（HER）的電催化劑。研究了MoS
2結(jié)晶度的影響，并建立了非晶態(tài)MoS
2涂層中自然存在的高缺陷密度與800℃退火后獲得的高結(jié)晶相之間的權(quán)衡。具體而言，顯示出在500°C的最佳退火可提高催化性能，其中的過電勢(shì)為180 mV，低Tafel斜率為47 mV/dec，高交換電流為17 A/cm
2。ALD沉積是高度保形的，因此，如現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中所要求的那樣，當(dāng)涂覆具有小孔徑的3D多孔結(jié)構(gòu)時(shí)，ALD有利。通過調(diào)節(jié)退火溫度，在具有受控結(jié)晶度的多孔結(jié)構(gòu)上保形薄膜沉積，可以實(shí)現(xiàn)這種方法。因此，此處介紹的結(jié)果可作為設(shè)計(jì)化學(xué)和結(jié)構(gòu)可調(diào)、無粘結(jié)劑、復(fù)雜、輕巧和高效的3D多孔異質(zhì)結(jié)構(gòu)的有效且通用的平臺(tái)，用于催化、儲(chǔ)能、復(fù)合材料、傳感器、水處理和更多方面的應(yīng)用。
Figure 1. 多層石墨烯（MLF）泡沫的形成：（a）形成低密度（LD）泡沫的示意圖。（b）和（c）MLG鍍鎳泡沫的低倍率和高倍率的SEM圖像。（b）中的插圖顯示了約2.5厘米長(zhǎng)的G/Ni泡沫的光學(xué)圖像。（d）和（e）在蝕刻N(yùn)i之后相同泡沫的SEM圖像。（d）中的插圖顯示了無鎳泡沫的光學(xué)圖像。（f）高密度（HD）泡沫組裝示意圖。（g–j）SEM圖像。
Figure 2. MoS
2 ALD涂層和隨后硫化過程的示意圖。
Figure 3. 3D MoS
2/GFs異質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征：用不同的檢測(cè)器，透鏡內(nèi)（a）和背向（b）散射電子（BSE）拍攝的SEM圖像。（c）和（d）HD-800樣品的SEM圖像。（e）插圖中所示區(qū)域的EDS映射，Mo（紅色）、S（黃色）、C（綠色）和O（淺藍(lán)色）。（f）HD-500樣品的HRTEM=。 （g）和（h）分析（f）中的層距離。（i）LD-800樣品的HRTEM。（j）（i）中相同樣品的選區(qū)電子衍射。
Figure 4. HER測(cè)量：（a）和（b）LD和HD樣品的極化曲線（隨著硫化溫度°C變化）。（c）和（d）從（a）和（b）中的曲線計(jì)算出的兩種泡沫的Tafel斜率。
相關(guān)研究成果于2020年由特拉維夫大學(xué)Ariel Ismach課題組，發(fā)表在Nanoscale（DOI: 10.1039/C9NR09564K）上。原文：Light and Complex 3D MoS
2/Graphene Heterostructures as an Efficient Catalyst for the Hydrogen Evolution Reaction。
