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：全球能源短缺与环境污染问题日益严峻，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，特别是具有高载流子迁移率和稳定拓扑表面态的外尔半金属，为设计新一代催化剂提供了新思路。研究目的：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（三碘化物还原反应，IRR）与电解水制氢（析氢反应，HER）中的性能，并阐明其增强催化活性的内在机理。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材料。适量Mo掺杂（如W0.93Mo0.07Te2）在保持晶体结构的同时，优化了拓扑表面态和电子结构，提供了丰富的活性位点，显著提升了电荷传输效率和反应动力学。该材料在HER中表现出低过电位和快速动力学，在IRR中实现了高于传统Pt电极的光电转换效率。结合理论计算，揭示了Mo掺杂通过调控能带结构和中间体吸附自由能以增强性能的机制。该工作为拓扑材料在能源转换领域的应用提供了新的材料解决方案和设计策略。