氫燃料生產(chǎn)的方式之一是使用電將水分解成氫氣和氧氣，即電解。但該過(guò)程需要催化劑來(lái)加速氫燃料電池內發(fā)生的化學(xué)反應。

通常情況下，這種電催化劑是比黃金更昂貴的稀有金屬鉑，因此氫氣的生產(chǎn)過(guò)程比傳統的可再生能源和化石燃料的成本更高?？茖W(xué)家們一直在研究一種成本較低的替代品——二硫化鉬，一種用于摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機潤滑油等產(chǎn)品的二維化合物，但其效率遠低于鉑。

據外媒報道，由紐約州立大學(xué)布法羅分校(University at Buffalo，UB)領(lǐng)導的研究小組在這方面取得最新研究進(jìn)展。研究結果表明，當富含兩種額外材料(一類(lèi)稱(chēng)為碳化鈦MXenes的無(wú)機化合物和碳納米管)時(shí)，二硫化鉬有可能取代鉑作為電催化劑，從而使氫能在燃料電池電動(dòng)汽車(chē)、電力生產(chǎn)等領(lǐng)域得到更廣泛的應用。相關(guān)論文發(fā)表于期刊《npj 2D Materials and Applications》。

圖片來(lái)源：npj 2D Materials and Applications

在這項研究中，研究人員描述了一種稱(chēng)為溶劑熱合成的一步化學(xué)反應，通過(guò)使用該反應將碳化鈦和碳納米管添加到二硫化鉬中。

由此產(chǎn)生的三元結構顯示出活性位點(diǎn)暴露、表面積擴大和導電性的協(xié)同效應，而這些都是提高催化劑性能的關(guān)鍵因素。

研究聯(lián)合負責人、UB電氣工程系助理教授Huamin Li博士表示：“該碳化鈦作為導電骨架非常出色，且碳納米管會(huì )在二維二硫化鉬之間形成交聯(lián)。這三者的結合創(chuàng )造了一個(gè)優(yōu)雅的結構，可明顯提高二硫化鉬作為電催化劑的性能?！?/p>

此外，碳化鈦與二硫化鉬的結合有助于防止碳化鈦氧化，并降低2D層重新堆疊的可能性，從而促進(jìn)催化穩定性。結果，與其他基于二硫化鉬的電催化劑相比，三元結構可顯著(zhù)提升催化性能。