本文报道了杂化结构与非重质二硫化钴的合成。采用简单的水热方法制备了加入石墨烯气凝胶的多面CoS₂。对电催化活性的研究表明，CoS₂小平面和石墨烯气凝胶在促进质子还原为氢气方面起到了显著的作用。CoS₂/石墨烯气凝胶杂化样品在酸性溶液中表现出极低的过电位（160 mV vs.RHE）和HER高电流密度。活性的增强可归因于石墨烯气凝胶的活性电化学表面积的增加和石墨烯三维基体内的多面颗粒。此外，CoS₂/石墨烯杂化物即使在1000次循环伏安法扫描后仍保持其高活性，表明其在酸性条件下具有更好的稳定性。结果表明，CoS₂/石墨烯气凝胶杂化材料在析氢反应中具有潜在的应用前景。
 
  
图1. 不同摩尔浓度下CoS₂加入石墨烯气凝胶的XRD图谱。
 
 
图2. 纯石墨烯气凝胶和含CoS₂气凝胶样品的SEM图像；（A）纯石墨烯气凝胶，（B）1.5mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC_1.5），（C）3mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₃），（D）7mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₇），（E）15mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₁₅），以及（F）30mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₃₀）。
 
 
图3. 15mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₁₅）的EDS图谱。
 
 
图4. 15 mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₁₅）的高分辨率TEM图像。
 
 
图5. 纯石墨烯气凝胶和含CoS₂样品的Brunauer-Emmett-Teller（BET）表面积；（A） 纯石墨烯气凝胶，（B）1.5mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC_1.5），（C）3mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₃），（D）7mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₇），（E）15mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₁₅），以及（F）30mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₃₀）。
 

图6. 原始石墨烯气凝胶和15mM CoS₂/石墨烯气凝胶（GC₁₅）的拉曼光谱。蓝色三角形表示在383和672 cm^-1处的CoS₂峰值。
 
 
图7. 优化15mM CoS₂/石墨烯气凝胶样品（GC₁₅）的高分辨率XPS图。
 
 
图8. 电催化性能的（a）扫描速率为2 mV s^-1的0.5 M H₂SO₄溶液的极化曲线和相应的（b）Tafel图和（c）GCE、GC_1.5、GC₃、GC₇、GC₁₅和GC₃₀催化剂的Nyquist图。
 
 
图9. 优化CoS₂/石墨烯气凝胶在0.5 M H₂SO₄溶液中1000次 CV扫描前后的极化曲线。扫描速率2 mVs^-1。

        相关研究成果由韩国汉阳大学材料与化学工程系Rajendra C. Pawar等人于2021年发表在Current Applied Physics (https://doi.org/10.1016/j.cap.2021.10.002)上。原文：Study of multi-faceted CoS₂ introduced graphene aerogel hybrids via chemical approach for an effective electrocatalytic water splitting。

转自《石墨烯研究》公众号