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Dual Self‐Built Gating Boosts the Hydrogen Evolution Reaction

门控 过电位 塔菲尔方程 材料科学 催化作用 电场 异质结 化学物理 纳米技术 化学工程 电极 电化学 光电子学 化学 物理化学 有机化学 物理 生物物理学 工程类 生物 量子力学
作者
Xiaohui Zhu,Chenyang Wang,Tingli Wang,Haihui Lan,Yu Ding,Hu Shi,Lisi Liu,Haiwen Shi,Luyang Wang,Huiliu Wang,Yiran Ding,Ying‐Shuang Fu,Mengqi Zeng,Lei Fu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (27) 被引量:23
标识
DOI:10.1002/adma.202202479
摘要

Optimizing the intrinsic activity of active sites is an appealing strategy for accelerating the kinetics of the catalytic process. Here, a design principle, namely "dual self-built gating", is proposed to tailor the electronic structures of catalysts. Catalytic improvement is confirmed in a model catalyst with a ReS2 -WS2 /WS2 hybridized heterostructure. As demonstrated in experimental and theoretical results, the dual gating can bidirectionally guide electron transfer and redistribute at the interface, endowing the model catalyst with an electron-rich region. The tailored electronic structures balance the adsorption of intermediates and the desorption of hydrogen synergistically to enhance the reaction kinetics for the hydrogen evolution reaction. Interestingly, the effect of dual gating can be easily amplified by the electric field. The overpotential and Tafel slope (49 mV, 35 mV dec-1 ) obtained under the electric field for ReS2 -WS2 /WS2 catalyst with the dual self-built gating effect are far below than those (210 mV, 116 mV dec-1 ) of the pure WS2 catalyst, which exhibits nearly four times improvement. The concept of dual gating can be applied to more systems, offering a new guideline for designing advanced electrocatalysts.
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