金属性正交相CoSe2单胞厚二维结构实现优异电解水性能

　　近日，谢毅教授课题组在原子级厚二维超薄结构的制备及应用领域取得新进展。该结果发表在Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201505245上。

　　电解水产氢有助于化解能源危机和环境污染，然而电解水中析氧反应（OER）缓慢的动力学过程限制了电解水效率的提高。大量研究表明一些贵金属催化剂可以大幅度提高OER活性，但是它们的易失活、高成本和低丰度阻碍了其商业利用；虽然过渡金属硫化物和氧化物价格低廉、稳定性高，但是其低导电性却导致OER过电位高、催化活性低。

　　针对上述挑战，谢毅教授课题组首次构建了一个具有金属性的非金属物质的二维超薄结构模型。以CoSe₂为例，他们通过制备CoSe₂-DETA(二乙烯三胺)层状杂化中间体得到正交相CoSe₂单胞厚二维结构。第一性原理计算和变温电导率测试均证实正交相CoSe₂二维超薄结构具有金属性的导电行为。他们与合肥同步辐射国家实验室韦世强教授合作，利用同步辐射X-射线吸收精细结构谱揭示出，相对于块材，CoSe₂二维超薄结构表面钴原子的配位数明显降低，这有利于提高其本征催化活性。基于此，CoSe₂二维超薄结构表现出相较于CoSe₂-DETA层状杂化中间体和块材更高的电流密度、更低的Tafel斜率（64 mV dec^-1）和更高的TOF（745 h^-1）。