電催化析氫是目前最有前途的綠色制氫技術之一，是實現可再生清潔能源的重要途徑。近日，武漢大學一項關于雙自建門控調控電催化析氫活性的最新研究，提出了一種“雙自建門控”的策略調控催化劑的電子結構，實現了對催化劑本征活性的極大提升，并以研究性論文的形式，發表在《先進材料》。
電催化析氫反應過程中，緩慢的動力學過程制約著催化反應效率。增加活性位點的本征活性是加快催化反應動力學的有效策略，對于提升催化反應的整體效率具有重要意義。
此項研究中，科研人員以ReS2-WS2/WS2混合異質結作為模型催化劑，其中同時存在ReS2-WS2面內界面和ReS2/WS2層間界面。雙自建門控可以雙向地調控電荷從WS2轉移到ReS2。電荷在混合異質結界面重新分布后，使得ReS2區域富電子，可以平衡中間體吸附和產物解吸，改善催化位點的活性，提高反應動力學。
在6V的柵壓調制下，ReS2-WS2/WS2電催化中的過電位和Tafel斜率低至49mV和35mV dec–1，相比于純WS2催化劑提高了近4倍。雙自建門控策略表現出良好的普適性，可以拓展到更多的體系中，如MoS2-WS2/WS2，這為設計先進電催化劑并調控其催化活性提供了新的思路。
相關成果以《雙自建門控增強電催化析氫》為題，武漢大學化學與分子科學學院教授付磊、副教授曾夢琪為通訊作者，高等研究院博士研究生朱小會、化學與分子科學學院博士研究生汪晨陽、碩士研究生王亭力為共同第一作者。此項研究工作獲得了國家自然科學基金委和中德科學中心的資助。