作為稀有金屬化合物的代表材料，二硫化鎢納米顆粒是一種物理化學(xué)性質(zhì)極為出色的二維材料，能很好地用作儲(chǔ)能電極的生產(chǎn)原材料。含有二硫化鎢超細(xì)顆粒的電極不僅擁有更高的安全係數(shù)，還有更好的耐使用性能，這使得其比普通電極材料更適合作為遊戲機(jī)電池的一員。
今天，以鋰離子電池為代表的高性能電池在新能源體系中不可或缺，對電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)配置和智慧電網(wǎng)的建設(shè)起到至關(guān)重要的作用，同時(shí)支撐著可擕式電子設(shè)備和新能源動(dòng)力汽車的發(fā)展。因此，開發(fā)合適的電極材料，是發(fā)展鋰離子電池的核心問題之一。
本文主要介紹的是以二硫化鎢納米顆粒為代表的二維納米材料的微觀結(jié)構(gòu)對電化學(xué)機(jī)制的影響。二硫化鎢具有類似石墨烯的二維片層結(jié)構(gòu)，因而十分適合作為鋰離子的嵌入/脫出材料；另外，其邊緣原子已被證實(shí)為高效的析氫活性位點(diǎn)，因而極其適合用來作為鋰離子電池負(fù)極材料及析氫催化劑的能源器件。
據(jù)悉，南京大學(xué)研究者開發(fā)了對二硫化鎢摻雜結(jié)合表面刻蝕的調(diào)控手段，取得了突破性的析氫性能提高。在二硫化鎢納米片層合成過程中摻雜鑽鈷元素，以調(diào)控面內(nèi)析氫惰性原子的氫吸附勢，同時(shí)結(jié)合過氧化氫的刻蝕處理，得到了具有多孔結(jié)構(gòu)的摻鈷硫化鎢納米材料。
摻鈷硫化鎢納米材料作為析氫催化劑，在酸性環(huán)境下（0.5 M硫酸水溶液）的過電壓降到了-134 mV（陰極電流密度達(dá)到10 mA/cm2時(shí)），同時(shí)具有較低的塔菲爾斜率（76mV/dec），展現(xiàn)了優(yōu)異的析氫催化性能。通過氮?dú)馕綔y試模擬得到材料的微觀介孔分佈結(jié)果，發(fā)現(xiàn)經(jīng)刻蝕處理的摻鈷硫化鎢樣品具有更多的50nm以上介孔。另外，硫化鎢片層中摻鈷區(qū)域的表面靜電勢顯著降低，為我們深入理解催化劑內(nèi)部電化學(xué)機(jī)制提供了新的角度。
