氫能是一種理想的清潔新能源，具有多用途、高能量密度和零排放等優點。在電化學析氫反應中，單層MoS2電催化劑具備高催化活性、低成本等優勢成為替代貴金屬催化劑的潛在候選者。通常單層MoS2的析氫催化活性位點位于其邊緣位置處，而基面活性較差，這無法充分利用單層二維材料高比表面積優勢。因此，目前文獻已經報道了諸多調控方式例如構建空位、點缺陷、原子摻雜等手段用以激發增加單層MoS2基面上的活性位點，增強其整體電催化性能。相關文獻中也明確指出MoS2基面上點缺陷會改變該處的電荷分布，進而成為催化活性位點參與催化反應。而且，改變電催化劑表面原子電荷分布會直接影響其催化活性。事實上，催化劑表面電荷分布差異本質上是其原子電場分布差異導致的。值得注意的是，目前對催化劑表面缺陷引起的電荷/電場分布的理解更多的依賴于理論計算，因為從實驗上很難直接觀察到催化劑表面原子缺陷的電場分布，這也成為一個具有挑戰性的科學難題。因此，如果能從實驗上直接觀察催化劑表面原子電荷/電場分布差異，將有利于從本源上探究電催化劑的催化機理。

在此，本文通過化學氣相沉積法首先制備出單層純MoS2，然后通過氫氣輔助煅燒在單層MoS2基面上構建出高濃度的反占位原子缺陷結構。結合微納電化學測試，其結果表明反占位缺陷的存在對MoS2的析氫催化性能有明顯提高。同時結合理論計算表明反占位缺陷會引起MoS2基面電荷分布呈現不對稱進而增強整體催化活性。在這里，我們借助球差校正電鏡和先進的差分相位襯度成像技術，首次表征出反占位缺陷的原子電場分布呈現極化現象，進而引起其電荷分布不對稱。從實驗上驗證了催化劑表面原子缺陷導致的電荷分布不對稱來源于其電場極化，進而有利于從原子層面上探究其催化機制。

該研究以“Atomic-level polarization in electric fields of defects for electrocatalysis”為題發表在國際頂級學術期刊《Nature Communications》。溫州大學為第一單位，我院王舜、袁一斐、何坤、許杰為本文作者，其中許杰特聘教授為第一作者，袁一斐教授、陸俊教授、羅俊教授及邵功磊研究員為本文共同通訊作者，相關工作受到國家自然科學基金等資助，合作單位還包括浙江大學、電子科技大學和鄭州大學。

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“Atomic-level polarization in electric fields of defects for electrocatalysis.” https://www.nature.com/articles/s41467-023-43689-y