CeO2嵌入的介孔CoS/MoS2作为高效稳健的析氧电催化剂为了解决或缓解能源危机及环境问题，发展清洁的氢能源是众望所归。电解水制氢是工业上大规模制氢的最有效的途径之一，{attr}3137{/attr}(OER)作为其中的一个重要半反应，其催化动力学直接制约了电解水过程的效率。开发高效、稳定的电催化剂来促进OER过程是至关重要。过渡金属硫化物是OER电催化剂中重要的一类，由于其低成本、环境友好等特点近年来备受科学家的关注，并展开了广泛的研究。尽管不同化学组成及形貌的过渡金属硫化物在催化活性和反应动力学的提升方面取得了很大的成功，但其催化的稳定性和耐久性仍旧是一个需要解决的问题。在众多方法中，引入助催化剂与硫化物之间建立活性界面是一种提高稳定性的有效方法。CeO2具有独特的物化性质，例如良好的氧化还原能力和丰富的氧空位缺陷。近年来，CeO2作为助催化剂，引入过渡金属硫化物体系，衍生出了一系列优异的OER电催化剂。在此背景下本文设计了一项有趣的工作，合成了原位嵌入的CeO2负载型二元硫化OER电催化剂，揭示了通过助催化剂构造的异质界面对硫化物的催化活性及稳定性的提升作用，为未来功能催化界面及复合电催化剂的设计提供了重要参考。
近日，来自陕西科技大学的黄文欢副教授等人在国际知名期刊Chemical Engineering Journal（影响因子：10.652）上发表题为“CeO2-embedded mesoporous CoS/MoS2 as highly efficient and robust oxygen evolution electrocatalyst”的研究工作。该工作利用CoMo-双金属杂化沸石咪唑框架(HZIF)作为前驱体，制备了含有丰富介孔结构的CoS/MoS2纳米颗粒。这样的介孔结构提供了合适的环境，有利于内部吸收Ce3+离子，并原位水热形成CeO2纳米颗粒。通过进一步调控Ce的负载比例，最终构造了一例优异的嵌入型20 wt% CeO2@ CoS/MoS2复合材料，作为OER电催化剂展现出了良好的析氧反应性能。CeO2通过与Co/Mo位点的电子协同作用、构造氧空位/缺陷提升了OER活性，并通过有效的Ce3+/Ce4+转换防止二元金属硫化物腐蚀来提高催化稳定性。图1. 20 wt% CeO2@CoS/MoS2析氧反应（OER）电催化剂设计合成了一种含有大量介孔的CoS/MoS2多面体，这样的介孔结构提供了合适的环境，有利于内部吸收Ce3+离子，在水热条件下原位形成CeO2纳米颗粒，嵌入颗粒的孔腔内部（图2）。这样的多孔-内嵌结构，构造了更大比例的复合界面，有利于暴露更多的活性位点，提升催化活性。此外，二氧化铈相较于负载于颗粒表面，位于颗粒的孔腔内部具有更高的稳定性。图2 20 wt% CeO2@CoS/MoS2析氧反应（OER）电催化剂的XRD、SEM、TEM表征在复合催化剂中，CeO2通过与Co/Mo位点的电子协同作用、构造氧空位/缺陷提升了OER活性，然而过多的CeO2则会阻碍催化物种与硫化物中实际活性位点的接触，从而降低催化性能。因此，通过调控不同的CeO2负载量，通过系列X-射线光电子能谱（XPS）（图3）及电化学表征，确定了最优的复合界面。20 wt% 负载量的CeO2@CoS/MoS2催化剂，在碱性环境中（1M KOH），表现出最优的电化学活性。图3 不同负载比例CeO2@CoS/MoS2的XPS表征图4 不同负载比例CeO2@CoS/MoS2的OER电化学性能测试OER电化学测试表明，20% CeO2@CoS/MoS2电催化剂在碱性条件下展示出了杰出的OER电催化性能，在10 mA cm-2的电流密度下的过电位为247 mV、Tafel斜率为64 mV dec-1、1000圈CV循环的稳定LSV曲线、以及在10 mA cm-2下连续催化12小时，使其成为目前为止报道的最好OER催化剂之一（图5）。图5 20 wt%-CeO2@CoS/MoS2的OER电化学性能通过电子顺磁共振（ESR）、XPS、TEM等结果证实CeO2与Co/Mo的电子耦合作用，以及掺杂所产生的氧空位/缺陷提高了界面硫化物的本征活性。特别是Ce3+和Ce4+之间的电价转化有效地防止了硫化物的氧化和析出，从增强了复合材料的稳定性（图6）。图6 20 wt%-CeO2@CoS/MoS2的OER催化前后的XPS对比CeO2-embedded mesoporous CoS/MoS2 as highly efficient and robust oxygen evolution electrocatalysthttps://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127595陕西科技大学化学与化工学院，副教授。2005.9-2014.7年就读于西北大学并获得博士学位（导师：王尧宇教授），2016.3-2017.3年在美国亚利桑那大学进行访问研究（合作导师：郑智平教授），2017.11-2020.4年在中国科学院福建物质结构研究所进行博士后研究（合作导师：张健研究员）。主要从事金属有机框架及功能团簇化合物的设计合成及其在光/电催化、吸波、能源存储及转换方面的应用等研究工作。近年来主持国家项目1项，省部级各类项目5项。先后在Chemical Engineering Journal、Nanoscale、Journal of Power Sources、Carbon、ACS Sustainable Chemistry & Engineering, Chemistry-A European Journal、Inorganic Chemistry、Crystal Growth & Design等国际期刊上发表SCI论文30余篇，综述3篇。其中第一/通讯作者论文22篇，受邀撰写综述3篇，高被引论文3篇。授权国家发明专利3项。
2014-2018年，就读于陕西科技大学，获得学士学位。2018年至今，在黄文欢和杨秀芳教授的指导下攻读硕士学位。研究方向为金属有机框架（MOFs）衍生的电催化材料等，目前已发表了SCI论文两篇（Chem. Eng. J., 2020: 127595; Nanoscale, 2020, 12: 19804-19813），两篇在投。2020年成立“新型无机材料”研究团队，目前拥有特聘教授1名、副教授1名，研究生7名。团队主要的研究方向为：（1）金属有机框架、团簇化合物的设计合成及其性能研究（2）金属有机框架衍生化合物在光电催化、能源存贮及转化、电磁波吸波等方面的应用。
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