NUS研究人员开发出新型2D催化制氢材料

据fuelcellsworks网站报道：近日，新加坡国立大学（NUS）化学系LOH Kian Ping教授课题组与YEO Boon Siang教授课题组合作，利用原位化学还原法将贵金属纳米颗粒引入MoS₂基质材料的内部空间，开发出了新型二维制氢材料，为高效制氢提供了新思路。

报道称，研究人员巧妙地利用“三明治”结构，通过原位还原法将贵金属纳米颗粒包裹在MoS₂基材中，并使得贵金属纳米颗粒在载体层之间呈层状分布。制备的二维催化材料呈MoS₂ | 贵金属颗粒 | MoS₂这样的夹心结构。

通过在不同载体层上沉积贵金属纳米颗粒，可将催化剂颗粒限制在不同载体层之间的有限空间内。纳米颗粒在载体材料间有限的空隙内形成较小的粒径，确保催化剂与反应物水之间有较大的接触面积，催化剂整体催化活性提高。同时，该结构也可避免传统制备方法使用贵金属纳米薄片镶嵌法出现的催化层剥落现象，以及旋转涂布法涂抹大面积水分解膜出现不均匀的弊端。此外，该结构有利于催化反应的发生，而且催化剂利用效率较高，可提升制氢效率。另一方面，该结构利用MOS₂载体层对贵金属进行包裹，可阻止较大粒径的污染物和其它中性分子进入，对催化剂造成污染，降低催化活性。

利用原位化学还原法在MoS2基体材料上对贵金属催化剂进行包覆的过程

研究人员基于上述新型结构制备并测试了一个活性面积为25cm²的水分解膜，实验结果表明新型二维催化材料具有良好的催化活性和耐久性，制氢过程高效稳定，下一步有望工业级规模化应用。

与目前市售的制氢催化剂相比，该型催化材料可有效降低贵金属催化剂的载量，同时这种基于三明治结构的概念，可在其他催化剂材料的合成中予以借鉴。