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雜原子和空位的點缺陷可以激活硫化鉬（MoS2）的惰性基面，從而提高其催化析氫反應（HER）的性能。然而，雜原子和空位之間的協同作用仍不清楚。基於此，湖南大學劉松教授（通訊作者）等人報道了一種化學氣相沉積（CVD）輔助原位釩（V）摻雜方法，併合成了具有豐富且可調節的空位和晶格中的V-摻雜劑的單層MoS2。
研究發現，V-摻雜劑和空位之間存在很強的相關性。僅在V-摻雜位點附近觀察到空位，其濃度與V-摻雜濃度（CV）密切相關。根據V-摻雜劑和空位的分布，作者確定了十種類型的缺陷配置，為微觀結構和催化性能之間的關係研究提供了一個複雜的系統。
片上電化學測試和理論計算的結合表明，HER性能很大程度上取決於缺陷配置的類型和數量。最佳配置是三個V原子聚集並伴有豐富的硫空位，其中H原子與Mo和V原子直接相互作用形成最穩定的金屬橋結構。結果表明，最佳CV約為5.2 at%，其催化活性明顯高於原始MoS2。
基於密度函數理論（DFT）計算和H吸附自由能分析（∆GH*），作者將此優化歸因於構型：三個V原子聚集並伴隨着豐富的硫空位，所有缺陷構型都有利於MoS2的性能改進。片上測量還證實，這種配置僅存在於CV約為5.2 at%的樣品中，但表明最佳配置中的有效協同作用。該工作加深了對點缺陷衍生的MoS2電催化劑的理解，並將有利於其他2D材料的催化劑設計。
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.
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