Well-ordered single-atomic cobalt-1T-MoS2/C superlattice heterostructure toward durable overall water splitting

超晶格 异质结 范德瓦尔斯力 材料科学 亚稳态 相(物质) 化学物理 凝聚态物理 纳米技术 化学 光电子学 分子 物理 有机化学 冶金
作者
Kunkun Nie,Na Li,Binjie Li,Yanling Yuan,Yujia Zhang,Pei Liu,Shaokun Chong,Jun Hu,Z.Y. Liu,Wei Huang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:475: 146066-146066 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.146066
摘要

Van der Waals superlattice heterostructure with different two-dimensional (2D) nanosheets provides a promising way to exploit the intrinsic properties of both 2D components. However, developing efficient methods for precisely constructing ordered/controlled layer sequence superlattice heterostructures has always been challenging. Here, we report a facile strategy for the preparation of single-atomic cobalt anchored 1T-MoS2/carbon (Co-1T-MoS2/C) heterostructure with a well-ordered superlattice of alternating Co-1T-MoS2 and C nanosheets at a molecular level. The coordination of Co atoms on the 1T-MoS2 matrix and its effect on the phase transformation of MoS2 has been systematically investigated. Importantly, the Co atoms can efficiently improve the metastable 1T phase stability of MoS2. As a proof-of-concept application, the obtained Co-1T-MoS2/C is employed as an electrocatalyst for overall water splitting in alkaline conditions. The rapid interfacial charge transfer and abundant active catalytic sites, coupled with the contribution of the single-atomic Co sites enable the Co-1T-MoS2/C superlattice heterostructure to exhibit excellent performance. The assembled Pt/C||Co-1T-MoS2/C cell needs only 1.57 V to reach the current density of 10 mA/cm2. Our research strategy provides a feasible path for the design of 2D-2D van der Waals superlattice heterostructures and further broadens their applications.
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