西安建大云斯宁团队Small：拓扑表面态赋能外尔半金属实现高效制氢与光伏性能提升

背景：在全球能源短缺与环境污染日益加剧的背景下，开发高效、稳定且低成本的能源转换材料成为研究热点。传统贵金属催化剂成本高、资源稀缺，限制了其大规模应用。拓扑量子材料，尤其是具有高载流子迁移率和稳定拓扑表面态的外尔半金属，为设计新一代能源转换催化剂提供了全新思路。研究目的：本研究旨在通过创新合成方法，制备Mo掺杂WTe2外尔半金属，探究其在太阳能电池光电转换与电解水制氢中的性能，并阐明其内在机理。结论：研究成功通过尿素胶体还原-惰性气相沉积策略合成了Mo掺杂WTe2（W1-xMoxTe2）材料。Mo掺杂优化了拓扑表面态与电子结构，协同提升了电荷传输效率与反应动力学。所制备的W0.93Mo0.07Te2在析氢反应（HER）中表现出低过电位（143 mV @ 10 mA cm-2）和快速反应动力学，在三碘化物还原反应（IRR）中实现了8.96%的光电转换效率，性能优于传统Pt电极。DFT计算揭示了Mo掺杂通过调控能带结构和中间体吸附自由能来增强催化性能的机制。该工作为拓扑材料在能源转换领域的应用提供了新思路。