DOI: 10.1016/j.jcis.2021.03.097
二元過渡金屬硫族化物核-殼納米晶體是大規模工業制氫最有前途的非貴金屬催化劑。在本文中，研究者報告了一種一維、空間受限的固相策略，通過靜電紡絲和化學氣相沉積法來生長Cu9S5@MoS2核-殼異質結構。采用S氣相石墨化工藝在碳納米纖維上原位合成了Cu9S5@MoS2核-殼納米晶體（Cu9S5@MoS2/CNFs）。通過改變Cu和Mo前驅體的質量比來調控MoS2殼層的數量。實驗測定了MoS2殼厚度對酸性和堿性溶液中析氫反應（HER）電催化活性的影響。當質量比為3:1時，Cu9S5@MoS2/CNFs顯示出最少的MoS2殼層，每個僅1-2層，以及最佳的HER性能，在酸性和堿性溶液中于10 mA cm-2電流密度下的過電位分別低至116mV和114mV。核殼結構具有其獨特的Cu-S-Mo納米界面，可以增強電子轉移和比表面積，從而提高HER性能。這項工作為在一維納米結構中設計獨特的核-殼組件提供了一種簡便的方法。
圖1.Cu9S5@MoS2/CNFs的合成過程示意圖。
圖2.Cu9S5@MoS2/CNFs的（a）FE-SEM，（b）TEM和（c）STEM圖像。（a）和（b）中的插圖分別為相應的低倍率FE-SEM和TEM圖像。（d）Cu9S5@MoS2/CNFs的STEM和（e-h）STEM-EDS元素映射圖像。（i）單個Cu9S5@MoS2納米晶體的TEM圖像。（j）Cu9S5@MoS2納米晶體的HRTEM圖像。（k）Cu9S5@MoS2納米晶體的線掃描EDX光譜，插圖顯示相應的Cu9S5@MoS2納米晶體。Cu與Mo前體的質量比為1:1。
圖3.Cu9S5@MoS2/CNFs-1的（a）FE-SEM，（d）TEM和（g）高分辨率TEM圖像。Cu9S5@MoS2/CNFs-2的（b）FE-SEM，（e）TEM和（h）高分辨率TEM圖像。Cu9S5@MoS2/CNFs-3的（c）FE-SEM，（f）TEM和（i）高分辨率TEM圖像。Cu9S5@MoS2/CNFs-1、Cu9S5@MoS2/CNFs-2和Cu9S5@MoS2/CNFs-3中Cu和Mo前體的質量比分別為1:1、2:1和3:1。MoS2殼層的數量分別為1-2、2-5和5-8（分別命名為1-2L、2-5L和5-8L）。
圖4.（a）Cu9S5/CNFs、Cu9S5@MoS2/CNFs-1（5-8L）、Cu9S5@MoS2/CNFs-2（2-5L）和Cu9S5@MoS2/CNFs-3的XRD圖譜（1-2L）。Cu9S5@MoS2/CNFs-1、Cu9S5@MoS2/CNFs-2和Cu9S5@MoS2/CNFs-3中（b）Cu2p，（c）Mo3d和（d）S2p的XPS光譜。（e，f）Cu9S5@MoS2/CNFs-1、Cu9S5@MoS2/CNFs-2和Cu9S5@MoS2/CNFs-3的拉曼光譜。
圖5.（a）Cu9S5@MoS2/CNFs-1（5-8L）、Cu9S5@MoS2/CNFs-2（2-5L）、Cu9S5@MoS2/CNFs-3（1-2L）、Cu9S5/CNFs、MoS2/CNFs和市售20wt％Pt/C在0.5M H2SO4中的極化曲線和（b）相應的Tafel圖。（c）Cu9S5@MoS2/CNFs-1、Cu9S5@MoS2/CNFs-2、Cu9S5@MoS2/CNFs-3、Cu9S5/CNFs和MoS2/CNFs的EIS圖。（d）Cu9S5@MoS2/CNFs-3在110mV靜態超電勢下持續20h的i-t曲線。（e）Cu9S5@MoS2/CNFs-1、Cu9S5@MoS2/CNFs-2、Cu9S5@MoS2/CNFs-3、Cu9S5/CNFs、MoS2/CNFs和市售20wt％Pt/C在1M KOH中的極化曲線和（f）相應的Tafel圖。（g）Cu9S5@MoS2/CNFs-1、Cu9S5@MoS2/CNFs-2、Cu9S5@MoS2/CNFs-3、Cu9S5/CNFs和MoS2/CNFs的EIS圖。（h）Cu9S5@MoS2/CNFs-3在120mV靜態超電勢下持續20h的i-t曲線。（i）Cu9S5@MoS2/CNFs-1、Cu9S5@MoS2/CNFs-2、Cu9S5@MoS2/CNFs-3、Cu9S5/CNFs和MoS2/CNFs在20 mA cm-2下的過電位。
圖6.不同退火溫度下Cu9S5@MoS2/CNFs-3的FE-SEM圖像。分別在800℃、900℃和1000℃下對（a，d）Cu9S5@MoS2/CNF-800，（b，e）Cu9S5@MoS2/CNF-900和（c，f）Cu9S5@MoS2/CNF-1000進行煅燒。
圖7.（a）Cu9S5@MoS2/CNFs-800、Cu9S5@MoS2/CNFs-900和Cu9S5@MoS2/CNFs-1000在0.5M H2SO4中的極化曲線和（c）EIS圖。（b）Cu9S5@MoS2/CNFs-800、Cu9S5@MoS2/CNFs-900和Cu9S5@MoS2/CNFs-1000在1M KOH中的極化曲線和（d）EIS圖。
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