Hot Electron of Au Nanorods Activates the Electrocatalysis of Hydrogen Evolution on MoS2 Nanosheets

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作者
Yi Shi,Jiong Wang,Chen Wang,Tingting Zhai,Wenjing Bao,Jing‐Juan Xu,Xing‐Hua Xia,Hong‐Yuan Chen
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:137 (23): 7365-7370 被引量:624
标识
DOI:10.1021/jacs.5b01732
摘要

Efficient water splitting through electrocatalysis holds great promise for producing hydrogen fuel in modern energy devices. Its real application however suffers from sluggish reaction kinetics due to the lack of high-performance catalysts except noble metals such as platinum. Herein, we report an active system of plasmonic-metal Au nanorods/molybdenum disulfide (MoS2) nanosheets hybrids for the hydrogen evolution reaction (HER). The plasmonic Au-MoS2 hybrids dramatically improve the HER, leading to a ∼3-fold increase of current under excitation of Au localized surface plasmon resonance (LSPR). A turnover of 8.76 s(-1) at 300 mV overpotential is measured under LSPR excitation, which by far exceeds the activity of MoS2 catalysts reported recently. The HER enhancement can be largely attributed to the increase of carrier density in MoS2 induced by the injection of hot electrons of Au nanorods. We demonstrate that the synergistic effect of the hole scavengers can further facilitate electron-hole separation, resulting in a decrease of the overpotential of HER at MoS2 to ∼120 mV. This study highlights how metal LSPR activates the HER and promises novel opportunities for enhancing intrinsic activities of semiconducting materials.
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