二硫化钼（MoS2）是非常有前景的非贵金属电催化剂，广泛用于酸性介质中的催化析氢反应（HER），但其缓慢的水解离过程导致在碱性条件下的HER反应非常缓慢，使该类催化剂的应用受到了一定限制，因此改善上述催化剂在碱性介质环境中水分子的吸附和解离能力成为该领域的研究热点。
澳大利亚伍伦贡大学Wenping Sun教授课题组采用湿化学法设计制备了二硫化锡（SnS2）纳米量子点修饰的MoS2/ SnS2异质结催化剂，显著增强了催化剂对水分子的吸附和解离能力，从而增强了其催化裂解产氢性能。研究人员采用两步水热反应分别制备了MoSe2纳米片，随后通过原位超声沉淀方法将SnS2纳米量子点吸附到MoSe2表面。透射电镜表征显示，SnS2量子点均匀地分散在MoSe2纳米片表面，平均尺寸3-5 nm；且呈现出了MoS2和SnS2两套特征晶格条纹，表明形成了MoS2/ SnS2异质结。X射线电子谱（XPS）显示制备的样品含有Mo、Se、Sn和S元素，进一步证实了样品的MoS2/ SnS2异质结；此外XPS测试结果还发现形成异质结后Mo3d和Se3d束缚能分别向低能带偏移了0.2和0.3eV，而Sn3d峰正向偏移了0.5 eV，表明电子从SnS2转移到了MoSe2。这种在界面处电荷的再分布有利于增加水分子的吸附，并提高MoSe2的导电性。接着研究人员分别将MoS2和MoS2/SnS2置于1摩尔的氢氧化钾（KOH）电解液中进行电化学性能测试，在10mA/cm2电流密度下，没有SnS2量子点修饰的MoSe2的过电位为367 mV，塔菲尔斜率为147 mV/dec，质量比活性为147 mA/mg，而有SnS2量子点修饰的MoS2/SnS2异质结催化剂过电位降至285 mV，塔菲尔斜率降至109 mV/dec，质量比活性大幅提升至559 mA/mg，表明SnS2量子点修饰显著增强了催化剂的反应动力学和催化活性。为了探究其催化性能增强的内在机理，研究人员利用密度泛函理论（DFT）计算水分子在MoS2、SnS2和MoS2/SnS2的基面和边缘位点的吸附强度，结果表明SnS2的引入增强了MoS2对水分子的吸附能力并加速了水的解离；另外，SnS2的基面和边缘位置也有利于水分子的吸附，从而进一步提高了MoS2/SnS2对水分子的吸附和解离动力学速率，进而增强了催化性能。
该项研究设计制备了全新的非金属MoS2/SnS2异质结催化剂，引入SnS2增强了MoS2对水分子的吸附和解离能力，进而增强了催化活性，为设计开发高效碱性裂解水产氢的非金属催化剂提供了新思路。相关研究工作发表在《Nano Energy》 。
