據悉，中國科學院大連化學物理研究所研究團隊提出二維硫化鉬（MoS2）限域銠原子的距離協同效應，利用銠單原子之間的距離來調控硫化鉬面內硫原子的電子結構和催化活性，從而實現高效電催化析氫（HER）性能，使電解水制氫是實現工業化成爲一種可能。
作爲一種典型的二維過渡金屬硫族化合物，二硫化鉬邊緣結構具有適中的氫吸附强度而顯示良好的HER活性，因而被廣泛認爲是一種有潜力的、可替代貴金屬Pt的非貴金屬HER催化劑。然而，位于二硫化鉬面內的大量硫原子對電催化析氫反應却是惰性的，而邊緣活性位的數目又是非常有限。因此，開發能够有效激發幷優化硫化鉬面內S活性的手段對于增加二硫化鉬的催化活性位數目及提高其催化HER活性具有重要意義。
大連研究團隊長期聚焦二維催化材料的表界面調控研究，在國際上率先提出幷實現二硫化鉬晶格限域的金屬雜原子來激發其面內硫原子的催化活性。該策略雖然能够有效地提高二硫化鉬催化HER的性能，但是如何精確調控幷優化面內硫的活性仍是亟待解决的關鍵問題。
最新的研究顯示，二硫化鉬晶格限域銠原子之間的距離協同效應能够有效調控幷優化面內S原子的反應活性，從而顯著提高其HER催化活性。研究團隊通過控制銠原子的濃度來改變其原子間的平均距離，發現銠原子間距與HER活性之間存在奇特的“火山型曲綫”關係。當硫化鉬晶格內銠原子的質量分數達到4.8%時，催化劑的HER反應活性達到最高，産生10mA/cm2電流密度僅需67mV過電位。
同時，密度泛函理論計算發現，硫化鉬晶格限域銠原子激發了銠近鄰S原子的活性，且銠原子間距與S原子對氫的吸附自由能之間也呈現出“火山型曲綫”關係，即當限域的Rh原子間距適中時，面內S原子活性位對氫的吸附能最優（更接近0eV），達到最高的HER催化活性。
該工作揭示了二維MoS2限域單原子的催化活性調控機制以及設計新型高效電解水析氫催化劑提供了新思路。
二維MoS2限域Rh原子的距離協同效應對HER活性的影響
