摘要：2025年1月2日，剑桥大学Manish Chhowalla教授在Nature Synthesis发表题为《Ultrathin transition metal oxychalcogenide catalysts for oxygen evolution in

在能源转换和存储领域，质子交换膜（PEM）电解水技术因其高效、可持续的氢气生产能力而备受瞩目。

2025年1月2日，剑桥大学Manish Chhowalla教授在Nature Synthesis发表题为《Ultrathin transition metal oxychalcogenide catalysts for oxygen evolution in acidic media》的研究论文。Wenshuo Xu博士为论文第一作者，Manish Chhowalla教授为论文通讯作者。

Manish Chhowalla，剑桥大学教授，美国物理协会会士，英国皇家化学协会会士。1992年本科毕业于罗格斯大学，1998年博士毕业于剑桥大学。研究方向主要涉及化学剥离和化学气相沉积制备的二维材料，通过化学官能化技术，来调控二维材料的电子特性，并加工大面积柔性的、高性能的电子产品。

在本文中，作者报道了一类超薄材料—过渡金属氧硫化物（TMOCs），并展示了它们独特的性质。通过四丁基铵插层法，从块状过渡金属二硫化物（MX2）中制备二维（2D）过渡金属氧硫化物（TMOCs）（MXxOy, M=IV或V族过渡金属，X=硫族元素，O=氧；x，y=0–2）。TMOCs的化学计量可以调节，使得其光学带隙的控制和电导率的调节可以超过八个数量级。通过调整TMOCs中硫族元素与氧的比例以及局部原子结构，赋予其意想不到的特性。例如，与传统的TMDs相比，TMOCs的混合结构使其在强酸中具有惊人的稳定性和电化学活性，使它们能够用作pH=0下析氧反应的概念验证催化剂。HfS0.52O1.09催化剂表现出高质量活性（在0.5V的过电位下为103,000 A g-1），并在PEM水电解槽中展现出耐久性。

图1：超薄过渡金属氧硫化物（TMOCs）的合成

图2：随氧含量变化的HfSxOy结构演变

图3：TMOCs的电学和光学特性

图4：在pH≈0的电解质中进行氧气演化反应（OER）催化

作者成功合成了一类新型超薄TMOCs纳米片材料，通过精确控制合成条件，实现了对TMOCs组成和结构的调节。与TMDs和TMOs相比，TMOCs展现出独特的性质，使其在TMDs或TMOs难以实现的应用中具有潜力。TMOCs的合成为材料设计提供了一种开放策略，以实现目标功能。这些材料在酸中氧进化反应中的高活性和稳定性表明，它们在实际应用中是可行的，为未来能源转换应用提供了新的可能性。

Xu, W., Wu, Y., Xi, S. et al. Ultrathin transition metal oxychalcogenide catalysts for oxygen evolution in acidic media. Nat. Synth (2025). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00694-3.

来源：华算科技