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MoS2上的HER——相，缺陷和边位
声明：
6月25号推送的图文由于作者信息出现了一些问题，为了避免造成不利影响，我们将它删除了，给大家带来的不便，非常抱歉！有很多热心的朋友给我们留言了，非常感动！考虑到很多朋友对这篇推文非常感兴趣，我们重新编辑后以第二栏的方式再次群发给大家。再次对大家的支持与鼓励表示感谢。研之成理将继续不断完善自己，努力推出更多更好的作品，谢谢大家！
前言：
研之成理上的投稿渐渐多了起来，也终于可以让大家看到更丰富的内容了。在这里，谢谢所有关注与支持的朋友，也欢迎大家踊跃投稿，宣传自己的成果或者思想。我们一直坚信：思想的交流是这个世界上最伟大的活动。赞美有思想的人们！
在正式分享之前，容我说句废话：
科学研究的魅力在于利用所学的知识发现问题，解决问题，然后最终能够为人们所用。而好的研究是看到别人所看不到的，做到别人所做不到的，让人们的理解更进一步，最终让人们的生活能够更加美好！
今天分享一篇JACS，全文链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b03714
1. 背景介绍：
开发高丰度元素组成的新型催化剂是电催化析氢领域的研究热点。其中，以二硫化钼（）为代表的二维原子晶体由于其特殊的结构和理化特性引起了研究者的广泛关注。
2. 在MoS2的HER中有什么是以前人们所没有做到的呢？
A. -MoS2的缺陷：研究表明，热力学稳态-MoS2的催化活性来自于边缘不饱和成键原子，而面内原子不具有催化活性，这使得能够贡献催化活性的原子占比极低，严重制约了MoS2的催化析氢能力。此外，导电性等也是制约-MoS2的因素之一。
B. 1T-MoS2的局限：2H-MoS2经电子注入而诱导相变成为亚稳态的，其催化活性可以得到大幅提升，这是因为2H为半导体，而却表现为金属性的电输运特性，有利于催化材料内部的电荷转移，从而使1T-MoS2体现出优异的催化能力。然而，对于1T-MoS2体系本身，其微观结构-催化关系仍存在较大的争议，主要表现在对1T相中的边缘态原子的催化贡献认识不清，尤其是缺陷在1T相中的催化作用缺乏充分的了解；从材料设计的角度来看，构造1T-富缺陷的材料结构并实现1T-缺陷的有效调控仍然比较困难，缺陷在1T中形成的种类及其演化规律仍缺少直接的实验证据，这些困难都阻碍了对MoS2乃至其他二维MX2体系中缺陷-相变的基础性认识。
注：这里又回到那个古老的话题——催化剂构效关系的认识以及催化反应机理的理解是多相催化研究中非常重要的一个层面。（详见Dumesic等人在Handbook of Heterogeneous Catalysis一书第一章中所写到的多相催化研究的三个层面）
3. 如何解决这一问题？如何来做到别人所做不到的事情？
A. 如何实现可控合成？
针对上述问题，哈尔滨工业大学基础与交叉科学研究院宋波教授、化工与化学学院徐平教授与美国威斯康辛大学麦迪逊分校金松教授合作，以商业粉体为原料，离子液体为反应环境，巧妙地构造了富含缺陷的纳米片，并利用电子自旋共振（）及正电子湮灭（PALS）对1T-MoS2内部的缺陷种类和演变过程进行了指认。实验发现，液氨/锂不仅可以对MoS2进行快速的锂插层，诱导2H-向1T相转变，还能够在锂化过程中有效地夺取中的S原子，从而在1T构造出丰富的边缘位点与缺陷，形成多孔1T-MoS2纳米片的特殊结构，通过改变液氨/锂的插层比例，可以对MoS2中的1T相-缺陷实现有效的调控。
注：纳米科学的发展在可控合成这个层面为催化研究带来了很多便利，可控合成的实现对于催化机理的研究具有非常重要的意义。
B. 如何理解MoS2结构与其HER性能之间的构效关系？以多孔1T-MoS2体系为中心，研究者进一步制备了多孔2H-MoS2纳米片、1T-MoS2纳米片、2H-MoS2纳米片以及多孔2H-MoS2纳米片+补S等典型结构，对其结构-缺陷特征和电催化活性进行了详细比较，指出MoS2体系中相结构对其催化性能占主导作用，在相转变的基础上，缺陷与边缘态在中的催化贡献同样不可忽视，丰富的缺陷引入能够进一步提高体系的催化活性，实现“1T-缺陷”的协同催化效应，这一工作在一定意义上解决了相结构、缺陷与边缘位点对1T-MoS2体系催化性能影响的争议性认识。
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