杂原子和空位的点缺陷可以激活硫化钼（MoS₂）的惰性基面，从而提高其催化析氢反应（HER）的性能。然而，杂原子和空位之间的协同作用仍不清楚。基于此，湖南大学刘松教授（通讯作者）等人报道了一种化学气相沉积（CVD）辅助原位钒（V）掺杂方法，并合成了具有丰富且可调节的空位和晶格中的V-掺杂剂的单层MoS₂。

研究发现，V-掺杂剂和空位之间存在很强的相关性。仅在V-掺杂位点附近观察到空位，其浓度与V-掺杂浓度（CV）密切相关。根据V-掺杂剂和空位的分布，作者确定了十种类型的缺陷配置，为微观结构和催化性能之间的关系研究提供了一个复杂的系统。

片上电化学测试和理论计算的结合表明，HER性能很大程度上取决于缺陷配置的类型和数量。最佳配置是三个V原子聚集并伴有丰富的硫空位，其中H原子与Mo和V原子直接相互作用形成最稳定的金属桥结构。结果表明，最佳CV约为5.2 at%，其催化活性明显高于原始MoS2。

基于密度函数理论（DFT）计算和H吸附自由能分析（∆G_H*），作者将此优化归因于构型：三个V原子聚集并伴随着丰富的硫空位，所有缺陷构型都有利于MoS₂的性能改进。片上测量还证实，这种配置仅存在于CV约为5.2 at%的样品中，但表明最佳配置中的有效协同作用。该工作加深了对点缺陷衍生的MoS₂电催化剂的理解，并将有利于其他2D材料的催化剂设计。

Activating the Electrocatalysis of MoS₂ Basal Plane for Hydrogen Evolution via Atomic Defect Configurations. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202200601.

https://doi.org/10.1002/smll.202200601.