碳量子点掺杂二硫化钼纳米花复合催化剂高效电催化析氢

能源危机和能源需求是当代最为广为人知的问题。全球面临着能源危机，因为可用的能源如天然气、煤炭、石油和电力是有限的。如果不解决这个问题，世界可能会面临能源枯竭的危机。因此，人们对氢气、乙醇、甲醇和天然气等化石燃料替代品的关注越来越多，其中氢气被认为是未来最清洁、可再生、环保和低成本的能源之一。在地球上，氢气主要以水的形式存在，因此水分解是一种安全、稳定且具有成本效益的获取氢气的方式。电化学水分解的析氢反应是实现有效和可持续氢气生产的重要策略，而有效的催化剂对于降低析氢所需的过电位至关重要，特别是在碱性介质中。铂被认为是最活跃的析氢催化剂，但其资源缺乏、高成本和长期稳定性差的问题限制了其广泛应用。因此，研究人员开始关注开发高活性、高稳定性的非贵金属催化剂作为潜在的铂替代品，以提高制氢的经济性。

过渡金属二硫族化合物（TMD）中的二硫化钼（MoS2）近年来引起了广泛关注，因其高活性和良好的稳定性，被认为是取代铂的候选材料。研究表明，2H 相的 MoS2 只有材料边缘对析氢具有很高的活性，而基底平面则是催化惰性的。为了提高 MoS2 的催化性能，研究人员进行了相位和结构工程等努力。碳量子点（CQDs）是零维碳纳米材料，属于石墨烯家族纳米材料的一员。CQDs 具有许多优异特性，如较大的边缘效应、量子约束、优异的光电催化性能和易于表面功能化等，因此被广泛应用于提高材料的能量密度和电导率。将 CQDs 与导电聚合物、碳酸盐和活性炭材料混合可以显著提高催化性能。

在本研究中，我们通过水热方法合成了碳量子点掺杂的二硫化钼纳米花状结构，增加了比表面积，提高了催化析氢性能。CQDs 的掺杂使纳米花状二硫化钼的三维尺寸收缩，提高了催化剂的均匀性和稳定性。进一步在其中加入过渡金属合成 Zn2Co-MoS2/CQDs 复合催化剂，实现了二硫化钼从 2H 相向 1T 相的转变，进一步提高了电催化析氢性能。本研究采用了简便且低成本的方法来制备纳米花状 Zn2Co-MoS2/CQDs 复合催化剂，对于电解水析氢具有重要的应用价值。