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ACS Nano: 具有豐富V-Se空位的相變Mo1-xVxSe2合金納米片用于高效電催化HER

層狀二維過渡金屬二硫?qū)倩?TMD)由IV-VII族過渡金屬(M)和硫?qū)僭?X = S、Se和Te)組成，分子式為MX₂。另外，TMDs被認為是析氫反應(HER)的有前景的催化劑。

全州大學Hong Seok Kang和高麗大學Jeunghee Park等合成一系列Mo_1-xV_xSe₂(x=0-1)合金納米片，研究了成分調(diào)整或相轉(zhuǎn)換如何影響Mo_1-xV_xSe₂合金的催化活性。

XRD譜圖顯示，在x=0.7處，發(fā)生2H-MoSe₂到1T-VSe₂的相變(2H-1T相變)。EDX/XPS/ICP-AES數(shù)據(jù)揭示了Mo_1-xV_xSe₂具有豐富的V和Se空位，在x=0.3-0.5處達到最大值。

HAADF STEM圖像進一步確定了具有V和Se空位的2H-1T相變。隨著x接近0.5，V空位增加到10%。在x=0.4處，Se空位最高可達13%，并且有利于其在V位點附近形成。XPS和EXAFS數(shù)據(jù)表明，將V摻入MoSe₂導致產(chǎn)生更多空位的金屬相。

自旋極化DFT計算成功預測了x=0.7處的2H-1T相變。空位形成能壘表明合金化有利地產(chǎn)生了以協(xié)同方式聚集的V和Se空位。在x=0.3在0.5 M H₂SO₄中表現(xiàn)出最佳性能HER，電流密度為10 mA cm^-2時，過電位為114 mV，Tafel斜率為43 mV dec^-1。

在x=0.4時，在1 M KOH 中的最佳性能，電流密度為10 mA cm^-2時，過電位為157 mV，Tafel斜率為76 mV dec^-1。ΔG_H*計算表明，優(yōu)異的催化活性源于容易的HER中間體、V和Se空位的形成。

Phase-transition Mo_1-xVxSe₂ alloy nanosheets with rich V-Se vacancies and their enhanced catalytic performance of hydrogen evolution reaction. ACS Nano, 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04453

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