研究非均相电催化剂的局部电催化活性，对于理解电催化反应并进一步提高其性能至关重要。然而，由于缺乏原位成像技术和以原子精度调整结构的方法，将电催化活性与二维（2D）电催化剂的微观结构相关联仍然面临巨大的挑战。
基于此，中国科学技术大学刘贤伟教授（通讯作者）等人报道了利用等离子体成像技术原位探测2D材料的层依赖性电催化活性的一般方法。该方法用于可视化单个2D MoS2纳米片的表面电荷密度和电催化活性，从而使层依赖性电催化活性与单个MoS2纳米片材的表面电荷浓度相关。理论研究表明，MoS2层之间的弱范德华键可以为电荷的层间隧穿产生能量势垒。较厚的MoS2纳米片中的电荷必须在层间隧穿期间克服较高的能量势垒，导致较低的表面电荷密度和较低的催化活性。研究结果表明，较薄的MoS2纳米片可积聚更高浓度的电荷，从而实现比较厚的纳米片更高的导电性。因此，电荷层间隧穿能力和表面电荷密度调制的电导率都有助于较薄的MoS2更好的催化效率。更重要的是，可以直观地看到表面电荷的非均质分布，与MoS2的电催化性能有关。作者还演示了该技术在研究单个MoS2纳米片上的电催化HER时的使用。电化学电流由等离子体信号变化转换而来，揭示了MoS2在-0.4 V附近的显着析氢。结果表明，层间电荷转移在2D材料的电催化中起着重要的作用，也可用来解释纳米结构半导体催化剂和TMDs的高电催化活性。Plasmonic imaging of the layer-dependent electrocatalytic activity of two-dimensional catalysts. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-35633-3.https://doi.org/10.1038/s41467-022-35633-3.
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