SCMs|富含S空位的二维SnS2加速析氢反应

精确调控二维平面内的原子缺陷可有效调节二维材料的各种基本性质。近日，湖南大学刘松教授、湘潭大学薛雄雄副教授和苏州大学许杰博士等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，通过改变退火温度(250–350°C)，实现了二维二硫化锡(SnS₂)基面上硫(S)原子的精确敲除，得到了具有不同S空位浓度的SnS₂ (Vs-SnS₂)。

当SnS₂ 在350°C下退火5 h时，大量出现单S原子和双S原子空位形态，S空位浓度可达30.5%。在自制微芯片中测试Vs-SnS₂的电催化析氢性能。S空位浓度达到30.5%的Vs-SnS₂表现出优异的催化性能，Tafel斜率达到74 mV dec⁻¹，起始电位低至141 mV。

图1 SnS₂，250°C下退火的SnS₂ 和350°C下退火的SnS₂的电性能和电化学性能。

通过理论计算对反应机制进行研究，结果表明，S原子的缺失促进了表面电荷调制，提高了SnS₂的导电性。此外，S空位导致Sn原子的不饱和配位，从而引起晶格畸变和电荷密度重新分布，更加有利于析氢反应。

简而言之，通过控制退火温度可精确敲除特定原子、制造缺陷，可成为探索各种2D材料结构相关特性的一种有效策略。

文章信息

Shao, G., Xiang, H., Huang, M. et al. S vacancies in 2D SnS₂ accelerating hydrogen evolution reaction. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1991-6

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