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大规模化石燃料燃烧造成的环境污染、全球变暖和能源危机一直是世界关注的焦点。氢气因能量密度高、燃烧产物清洁无污染等优点,被认为是替代传统化石燃料的理想能源载体。电解水作为一种有前途的制氢方式,能够将可再生能源转换为氢分子。贵金属(如Pt,Pd和Ru/Ir氧化物)是电解水制氢的高效催化剂,但高昂的价格和有限的储存量阻碍了其大规模的实际应用。因此,基于地球上丰富的元素设计高性能、廉价且稳健的制氢电催化剂仍处于电催化研究的前沿。过渡金属硫化物及其复合物不仅价格便宜、原料丰富、稳定性好,同时在电解水制氢领域也表现出较高的性能。本文以钴-硫脲单分子和石墨烯作为前驱体,在有机胺体系中通过简单的低温热解一步合成Co9S8三角形纳米片负载在N,S掺杂石墨烯(NSG)结构上的新型2D纳米复合材料(Co9S8/NSG)并用于酸性介质中的电催化制氢研究。加入石墨烯载体可以有效调控形貌并改善电催化制氢性能;同时,改变热解温度也能达到对形貌和性能的调控。最佳复合材料Co9S8/NSG-220具有147 mV的起始过电位、97 mV dec-1的Tafel斜率以及持续16 h的制氢反应后电流没有明显衰减的良好稳定性。基于实验研究和密度泛函理论(DFT)计算表明,NSG和Co9S8之间构建的活性界面上电子转移引起的互相活化效应是产生优异催化性能的关键因素。紧密结合的片上片结构通过化合物之间的互相活化效应显著增强了复合材料的本征催化活性。上述方法证明了电催化过程中“一加一大于2”的效果。此外,适中比例的钼掺杂(钼钴摩尔比为5%)可以进一步优化电催化制氢性能,具有129 mV的起始过电位、85 mV dec-1的Tafel斜率以及持续16 h的制氢反应后电流密度基本没有损失的优异稳定性。这种单分子前驱体热解法对促进合理设计和优化新型的高性能功能材料提供了新颖的研究思路。通过简单的一步溶剂热法制备出双金属硫化物纳米片Ni1.8Co7.2S8垂直生长在N,S共掺杂石墨烯(NSG)上的二维纳米复合材料(Ni1.8Co7.2S8/NSG)并用于碱性介质中的电催化制氢研究。在所实现的分层结构中,紧密接触的NSG和Ni1.8Co7.2S8纳米片之间形成的互连网络和垂直通道可以有效提高材料的导电性和催化活性位点的利用率。与Co9S8和Ni1.8Co7.2S8材料相比,Ni1.8Co7.2S8/NSG表现出更高的的制氢反应性能,207 mV的过电位达到10 mA cm-2电流密度,低至92 mV dec-1的塔菲尔斜率以及连续16 h的制氢反应后电极材料的催化活性基本没有损失的优异稳定性。该合成方法为进一步开发由非贵金属硫化物组成的功能性复合材料用于电化学能量转换体系提供了新思路。