在中性介质中开发高效的双功能电催化剂，避免电极或催化剂在恶劣环境下的劣化，已成为电化学水分解的最终目标。

有鉴于此，近日，国立台湾大学Chun-Wei Chen和国立清华大学Po-Wen Chiu（共同通讯作者）等合作展示了片上双功能二维单层(ML)WSe₂/石墨烯异质结微反应器的制备，可在中性介质(pH=7)中实现高效的整体水分解。通过2D ML WSe₂上金属Cr掺杂剂的协同原子生长与石墨烯拼接接触，该双功能WSe₂/石墨烯异质结微反应器具有全电池构型，在中性介质中表现出良好的整体水分解性能。金属Cr原子掺杂在2D ML WSe₂上，有效地促进了固液界面的电荷转移。此外，自拼接石墨烯接触与2D WSe₂催化剂的直接生长，大大降低了微反应器的接触电阻，进一步提高了整体水分解效率。与ML原始WSe₂相比，Cr掺杂WSe₂/石墨烯异质结微反应器的过电位在10 mA cm^-2下显著降低了近1000 mV。双功能WSe₂/石墨烯自拼接异质结微反应器是研究新兴双功能2D催化剂在中性介质中整体水分解基本机制的理想平台。

图1. ML CVD生长的Cr掺杂WSe2的表征。

图2. 基于中性介质中半电池构型的原始和Cr掺杂WSe2微反应器的HER和OER催化性能。

图3. 基于全电池构型的原始和Cr掺杂WSe2微反应器在1M PBS中的整体水分解特性。

图4. Cr掺杂WSe2/石墨烯异质结的CVD生长过程及表征。

图5. Cr掺杂WSe2/石墨烯自拼接异质结微反应器在1M PBS中的整体水分解特性。

文献信息：Bifunctional Monolayer WSe2/Graphene Self-Stitching Heterojunction Microreactors for Efficient Overall Water Splitting in Neutral Medium(ACS Nano, 2022, DOI:10.1021/acsnano.2c05986)文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c05986

文章来源：公众号【低维 昂维】

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。