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對于可持續和清潔的制氫，水電解或析氫反應(HER)被認為是最有前途的工藝，但催化電極(例如鉑電極)的高成本限制其發展。過渡金屬二硫屬元素化物(TMD)的相工程被認為是促進高效催化(例如析氫反應(HER))的有前途的策略。

基于此，韓國科學技術研究院(KAIST)Heejun Yang、梨花女子大學Suyeon Cho等通過實驗證明了在大規模MoTe₂薄膜中半導體2H和金屬1T’相的異相邊界處增強的HER。

在該項研究中，研究人員隨機定位的2H/1T’異相區域的面積密度可以在合成過程中通過化學氣相沉積(CVD)進行控制。使用電子束光刻制造包含選定異相邊界的微反應器，這是研究單位樣品區域內不同長度的異相邊界處局部HER的關鍵。盡管所選的異相邊界與局部HER的開放區域的面積比很小，但與MoTe₂原始2H和1T’基面的HER性能相比，在微反應器中觀察到了HER的明顯改善。

HER測量結果顯示，2H/1T’異相MoTe₂具有非凡的HER品質因數、周轉頻率(TOF)；異相邊界處的Te原子表現出極大的TOF值(317 s^-1)，是原始1T’相的10³倍。使用開爾文探針力顯微鏡用于研究電荷分布和能帶結構，結果顯示，跨異相邊界的表面電位變化為50 mV，表明發生了帶彎曲和局部電荷積累。

該項工作對不同異相邊界面積比的HER研究表明，異相邊界處的原子可以通過局部電荷積累被高度活化，從而改善異相TMD的電化學催化性能。

Heterophase Boundary for Active Hydrogen Evolution in MoTe₂. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105675

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