用富含稀土的TMs替代貴金屬催化劑作為制氫電催化劑具有重要意義。TM催化劑高效電解水的一個最大瓶頸是緩慢的反應動力學或較低的電子傳輸效率。底物與催化材料之間的電耦合可以加速電子傳輸，增強電荷轉移動力學，從而提高催化劑的催化性能。在此，研究者報道了一種夾層結構的CNF/Co3S4/MoS2，通過靜電紡絲、碳化和水熱工藝在Co3S4納米顆粒負載N摻雜納米纖維上原位生長MoS2，作為析氫反應的自支撐電極。該夾層結構由作為底物的CNFs、作為加速劑的Co3S4，以及作為催化劑的MoS2組成。其中，氮摻雜3D CNF框架可以為反應物打開可用通道，并作為具有高導電性和大量活性位點的Co3S4和MoS2納米晶體原位生長基底。因此，CNF/Co3S4/MoS2在靜電紡絲過程中表現出出色的催化性能，在堿性介質中驅動10mA/cm2的電流密度僅需80mV，Tafel斜率為99.2mV/dec。此外，其性能可保持至少40小時，下降可忽略不計。綜上，該實驗為設計高效穩定的自支撐電極提供了新的思路。
圖1.（a）CNF/Co3S4/MoS2合成示意圖。不同碳化溫度處理的CNF/Co（b）和CNF/Co3S4/MoS2（c）的XRD圖譜。
圖2.CNF/Co的不同放大倍率SEM像（a-b）、TEM像和HRTEM像（c）。CNF/Co/MoS2的不同放大倍率SEM圖像（d-e）、TEM圖像和HRTEM圖像（f），CNF/Co3S4/MoS2中不同元素的映射圖像（g）。
圖3.CNF/Co3S4中Co2p（a）和S2p（b）的XPS光譜。CNF/Co3S4/MoS2中Mo3d（c）和S2p（d）的XPS光譜。
圖4.（a）不同Co含量下所制備的CNF/Co3S4/MoS2在1M KOH中于5mV/s掃描速率下的lsv曲線和（b）相應的Tafel斜率；（c）10mA/cm2下的過電位和Tafel值的直方圖；（d）EIS，以及（e）在不同掃描速率下根據CV計算的Cdl；（f）ECSA和RF直方圖。
圖5.（a）不同碳化溫度制備的CNF/Co3S4/MoS2在1M KOH中于5mV/s掃描速率下的lsv曲線和（b）相應的Tafel斜率；（c）10mA/cm2下的過電位和Tafel值的直方圖；（d）EIS，以及（e）在不同掃描速率下根據CV計算的Cdl；（f）ECSA和RF直方圖。
圖6.（a）溶劑熱法制備的不同Mo含量的CNF/Co3S4/MoS2的lsv曲線和（b）相應的Tafel斜率；（c）10mA/cm2下的過電位和Tafel值的直方圖；（d）EIS，以及（e）在不同掃描速率下根據CV計算的Cdl；（f）ECSA和RF直方圖。
圖7.CNF/Co3S4/MoS2、CC/MoS2和Pt/C在1M KOH中的lsv曲線（a）、相應的Tafel斜率曲線（b）和EIS曲線（c）。（d）CNF/Co3S4/MoS2和CC/MoS2在恒定電壓下的時間-電流密度曲線。（e）2000次CV循環前后lsv曲線的比較。（f）基于MoS2的不同材料在10mA/cm2下的過電位。
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