1月7日，我校作为第一单位在国际著名学术刊物ACS Catalysis上发表研究论文，题为“Theoretical Expectation and Experimental Implementation of In Situ Al-Doped CoS2 Nanowires on Dealloying-Derived Nanoporous Intermetallic Substrate as an Efficient Electrocatalyst for Boosting Hydrogen Production” (ACS Catal. 2019, 9, 1489-1502)。其中，第一作者为我校2016级博士研究生王美同学，化学化工学院李晋平教授、材料科学与工程学院王孝广教授和山东大学材料科学与工程学院张忠华教授为该论文的共同通讯作者。
氢能作为环境友好型能源载体，其能量密度高，在使用过程中可实现零排放、无污染。电解水制氢技术是规模化获取氢气的有效途径，然而缓慢的析氢速率及高能耗促使人们寻找一种高效催化剂来降低反应过程中的能量势垒。研究表明，贵金属Pt是最好的析氢电催化剂，但成本高、储量低极大地限制了其商业化应用。因此，开发高效而又廉价的阴极催化剂是目前电解水制氢领域的重要课题。
在本文中，研究者们采用合金-脱合金化法获得纳米多孔Co(Al)前驱体，经过固-汽硫化处理后可在孔道表面原位生长出CoS2纳米线结构，进一步增大了催化剂材料的电化学比表面积。研究结果发现，虽然Al元素对S蒸汽不敏感，但可促进CoS2纳米线的密集生长，即Al元素以遗传的形式原位掺杂到CoS2晶格中，微观调控纳米线的生长趋势，使多孔材料获得更为充足的活性位点。通过活性位点毒化实验和DFT理论计算发现，Al掺杂不仅可促进Co位点的活性，同时可激发惰性S位点的活性，协同作用下显著提升催化剂的析氢性能。
可见，该设计思路中Al元素起到双重性作用，一方面作为造孔剂获得比表面积较大的多孔金属骨架，另一方面以原位掺杂的形式对CoS2的电子结构进行微观调控，这为电催化析氢领域开辟了一条有效途径。
感谢国家自然科学基金（21878201），山西省自然科学基金（201801D121059），和太原理工大学一流学科青年学术骨干培育项目（SC18100330）等对本工作的支持。
