Katalis Evolusi Hidrogen yang Ditingkatkan: Nanostruktur Hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ dengan Aktivitas Elektrokatalitik Unggul

Abstrak

Menggabungkan MoSe₂ dengan kalkogenida logam transisi lain untuk membentuk nanostruktur hibrid adalah rute yang efektif untuk meningkatkan aktivitas elektrokatalitik untuk reaksi evolusi hidrogen (HER). Dalam studi ini, nanoelektrokatalis hibrid MoSe₂-Ni₃Se₄ dengan morfologi berbentuk bunga disintesis dengan pendekatan solusi yang diinduksi benih. Alih-alih berindependen benih untuk membentuk kristal nano terpisah, komponen Ni₃Se₄ cenderung benih dan tumbuh pada permukaan nanoflakes ultratepis MoSe₂ untuk membentuk nanostruktur hibrid. Nanoelektrokatalis hibrid MoSe₂-Ni₃Se₄ dengan rasio Mo:Ni yang berbeda disiapkan dan aktivitas katalitik HER mereka dibandingkan. Hasil menunjukkan bahwa aktivitas HER dipengaruhi oleh rasio Mo:Ni. Dibandingkan dengan MoSe₂ murni, nanoelektrokatalis hibrid MoSe₂-Ni₃Se₄ yang memiliki rasio molar Mo:Ni 2:1 menunjukkan properti HER yang ditingkatkan dengan overpotensi 203 mV pada 10 mA/cm² dan slope Tafel 57 mV per dekade. Konduktivitas yang ditingkatkan dan frekvensi turnover (TOF) yang meningkat juga diamati untuk sampel hibrid MoSe₂-Ni₃Se₄.

Pendahuluan

Bahan bakar fosil tradisional adalah sumber energi utama dalam masyarakat kita; namun, mereka tidak terbarukan dan tidak berkelanjutan, dan menyebabkan polusi yang serius terhadap lingkungan. Di antara energi alternatif, energi hidrogen dianggap sebagai salah satu energi bersih yang paling promising karena densitas energi ultra-tinggi [1]. Hingga saat ini, produksi hidrogen skala besar masih terutama dari sumber bahan bakar fosil [2]. Penggasifikasi batu bara dan reformasi metan steam secara industri menghasilkan 95% hidrogen [3]. Reaksi evolusi hidrogen (HER) dianggap sebagai rute promising untuk menghasilkan hidrogen murni tinggi [1, 4, 5]. Namun, elektrokatalis terbaik untuk HER dalam media asam masih berbasis Pt dan bahan logam mulia lainnya [6]. Karena kekurangan dan biaya tinggi, bahan berbasis Pt tidak cocok untuk diterapkan dalam evolusi hidrogen skala besar [7]. Kalkogenida logam transisi (TMDs), seperti MoS₂, MoSe₂, WS₂, dan WSe₂, telah menerima perhatian intensif karena sifat elektrokimia yang baik dan sifat berlimpah di bumi. Sebagai bahan semiconductor lapisan tipikal TMD, MoSe₂ memiliki struktur yang mirip dengan grafit, dan terbentuk oleh lapisan Se-Mo-Se yang terikat melalui gaya van der Waals. Selain itu, MoSe₂ lebih logam daripada MoS₂, dan memiliki energi Gibbs bebas penyerapan hidrogen pada tepi MoSe₂ yang lebih rendah daripada MoS₂, yang mengarah pada penyerapan hidrogen yang lebih tinggi [8]. Karena hal ini, MoSe₂ dan hibridnya telah menarik perhatian sebagai elektrokatalis untuk HER.

Diketahui bahwa hanya situs aktif yang efektif untuk HER. Untuk nanostruktur lapis dua dimensi seperti nanosheet TMD, situs aktif untuk HER terletak di sepanjang tepi nanosheet, sementara permukaan dasar bersifat iners. Konduktivitas elektrokatalis juga merupakan masalah penting untuk HER. Sebagai jenis semiconductor, kemampuan transportasi elektron yang buruk MoSe₂ dibandingkan logam mulia masih membatasi kinerjanya dalam HER [10]. Oleh karena itu, strategi umum untuk meningkatkan aktivitas katalis TMD adalah meningkatkan konduktivitas listrik [11, 12] dan meningkatkan jumlah situs aktif [12,13,14]. Sementara itu, merancang struktur hibrid dengan mengintegrasikan berbagai jenis bahan semiconductor terutama TMDs dengan orientasi yang diinginkan dianggap sebagai pendekatan penting untuk menyesuaikan sifat elektronik bahan semiconductor [15,16,17]. Nanostruktur hibrid dengan antarmuka heterogen yang efisien dapat mempromosikan transfer charge inter-antarmuka yang cepat, yang sangat penting untuk reaksi elektrokimia [18]. Selain itu, diketahui bahwa tiga langkah dasar, yaitu, penyerapan, reduksi, dan desorpsi, diperlukan untuk menghasilkan hidrogen selama reaksi elektrokimia [19]. Salah satu keunggulan bahan hibrid yang terdiri dari berbagai komponen kimia adalah bahwa mereka dapat melampaui batasan bahwa banyak katalis satu komponen tidak efektif untuk semua tiga proses reaksi perantara. Baru-baru ini, beberapa peneliti telah mengintegrasikan katalis berbasis Ni dengan MoSe₂ dalam berbagai morfologi dengan menggunakan berbagai metode untuk mencapai kinerja HER yang ditingkatkan [15, 18, 20]. Penggabungan MoSe₂ dengan selenida Ni untuk membentuk struktur hibrid dapat menggunakan efek sinergis yang timbul dari interaksi antara dua komponen heterogen untuk mencapai aktivitas elektrokatalitik yang ditingkatkan. Misalnya, perhitungan DFT menunjukkan bahwa MoS₂(1−x)Se₂ₓ/NiSe₂ memiliki energi Gibbs bebas penyerapan hidrogen yang jauh lebih rendah pada bidang (100) dan (110) dibandingkan MoS₂(1−x)Se₂ₓ murni, yang dapat menghasilkan cakupan hidrogen yang lebih tinggi pada situs aktif dan oleh karena itu mencapai kinerja elektrokatalitik yang luar biasa [21].

Di sini, kami mencoba untuk menyiapkan nanoelektrokatalis hibrid dengan menumbuhkan Ni₃Se₄ pada permukaan benih MoSe₂ berbentuk bunga yang disintesis melalui metode koloidal yang dilaporkan dalam studi kami sebelumnya [22]. Pendekatan pertumbuhan yang diinduksi benih ini menawarkan cara yang mudah untuk membangun berbagai nanostruktur hibrid TMD. Alasan kami memilih Ni₃Se₄ sebagai komponen hibrid adalah karena Ni₃Se₄ memiliki konduktivitas listrik yang lebih tinggi dibandingkan selenida nikel lainnya [23]. Untuk menyelidiki pengaruh Ni₃Se₄ pada aktivitas katalis dan menemukan rasio komposisi terbaik, kami secara sistematis memodulasi kandungan Ni₃Se₄ dan MoSe₂, dan menemukan bahwa penyisipan konten Ni₃Se₄ yang sedang ke dalam sistem hibrid MoSe₂-Ni₃Se₄ dapat meningkatkan kinerja HER. Hasil kami menunjukkan bahwa konstruksi nanostruktur hibrid MoSe₂-Ni₃Se₄ adalah pendekatan yang efektif untuk meningkatkan kinerja HER MoSe₂ murni.

Metode/Eksperimen

Sintesis Nanoelektrokatalis Hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄

Sintesis nanoelektrokatalis hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ melibatkan dua langkah. Dalam langkah pertama, benih MoSe₂ disintesis sesuai dengan metode yang dilaporkan dalam studi kami sebelumnya [22]. Secara singkat, 10 mL asam oleat (OA, 85%, Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd.) dan 0,4 mmol heksakarbonil molibdenum (Mo(CO)₆, 98%, J&K Scientific Ltd.) dicampur dan dipanaskan perlahan hingga 85 °C dalam gas argon. Selanjutnya, suhu larutan campuran ditingkatkan hingga 200 °C dan 6,7 mL larutan siap pakai yang berisi 1-oktasena (ODE, 90%, Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd.) dan Se (99,999%, J&K Scientific Ltd.) dengan konsentrasi Se 0,15 mmol/mL diinjeksikan ke dalam larutan reaksi dengan kecepatan injeksi 0,5 mL/min. Setelah injeksi selesai, reaksi terus dipelihara selama 30 menit untuk menghasilkan benih MoSe₂. Dalam langkah berikutnya, suhu reaksi ditingkatkan hingga 300 °C, dan campuran 3,3 mL larutan ODE dan Se, dan asetilasetonat nikel(II) (Ni(acac)₂, 0,2 mmol, 96%, J&K Scientific Ltd.) diinjeksikan ke dalam campuran reaksi dan dipertahankan pada 300 °C selama 30 menit. Setelah dingin hingga suhu ruang, produk reaksi dicuci dengan etanol dan heksana, dan kemudian dieringkan pada suhu ruang. Sampel yang disintesis diberi label Mo2Ni1, yang menunjukkan bahwa rasio molar Mo:Ni dalam sampel hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ adalah 2:1. Sampel nanohibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ lain dengan rasio Mo ke Ni yang berbeda disintesis dengan prosedur yang sama kecuali bahwa kualitas campuran sumber Ni dan Se yang berbeda ditambahkan ke dalam reaksi.

Karakterisasi

Fase kristal dikarakterisasi menggunakan difraktometer X-ray (Bruker D8-Advance). Citra mikroskop transmisi elektron (TEM) diperoleh menggunakan mikroskop transmisi elektron JEM-2100. Citra medan gelap sudut tinggi (HAADF) dan pemetaan elemen yang sesuai dilakukan dengan mikroskop transmisi elektron TECNAI F-30. Citra mikroskop elektron pemindai (SEM) diperoleh menggunakan mikroskop elektron pemindai SU-70. Data spektroskopi fotoelektron X-ray (XPS) diperoleh melalui spektrometer (PHI QUANTUM 2000) dengan sumber Al Kα.

Uji Elektrokimia

Uji elektrokimia dilakukan dalam sistem pengujian standar yang berisi elektroda referensi Ag/AgCl, elektroda kosong batang grafit, dan elektroda kerja karbon-kaca yang terhubung ke stasiun kerja elektrokimia Autolab 302N yang menggunakan H₂SO₄ (0,5 M) sebagai elektrolit. Untuk menyiapkan tinta elektrokatalis, elektrokatalis yang disintesis (4 mg), carbon hitam Ketjenblack (0,5 mg), dan larutan Nafion (30 μL) dicampur dengan larutan etanol-air (1 mL) dengan kandungan etanol 20 vol%. Campuran kemudian di-sonikasi selama 30 menit. Akhirnya, 5 μL tinta (yang mengandung sekitar 20 μg elektrokatalis) ditetapkan pada elektroda karbon kaca untuk membentuk film yang memiliki beban sekitar 0,286 mg/cm² dan dieringkan pada suhu ruang. Kurva polarisasi diperoleh dengan menggunakan laju pemindaian 2 mV s⁻¹ pada 25 °C dari 0,2 hingga −0,6 V (terhadap elektroda hidrogen reverensibel (RHE)). Data spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS) diperoleh pada frekuensi yang bervariasi dari 0,01 Hz hingga 100 kHz pada −260 mV. Uji voltametri siklik (CV) dilakukan untuk mendapatkan kapasitansi lapisan ganda (potensi non-Faradaik) dari 0,1 hingga 0,2 mV dan untuk menghitung luas permukaan efektif elektroda.

Hasil dan Pembahasan

Sintesis nanoelektrokatalis hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ didasarkan pada strategi benih yang diinduksi di mana Ni₃Se₄ skala nano tumbuh in situ pada benih MoSe₂ yang sudah terbentuk (Gambar 1). Dalam langkah pertama, benih MoSe₂ disintesis melalui reaksi antara prekursor Mo (Mo(CO)₆) dan Se dalam kehadiran OA di ODE pada 200 °C di mana proses nanoflakes MoSe₂ ultratepis yang terbentuk selama proses pemanasan kemudian tersusun mandiri menjadi partikel MoSe₂ berbentuk bunga [22]. Morfologi berbentuk bunga dengan luas permukaan besar dapat memfasilitasi dispersi dan interaksi intim dari komponen kedua [24]. Setelah suhu mencapai 300 °C, larutan yang berisi Ni(acac)₂ dan ODE-Se cepat diinjeksikan ke dalam campuran reaksi panas yang mengandung benih MoSe₂. Pada tahap ini, Ni₃Se₄ benih dan tumbuh pada permukaan nanoflakes MoSe₂ untuk membentuk nanostruktur hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄. Strategi sintesis yang mudah ini efektif untuk sintesis nanoelektrokatalis hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ dengan rasio Mo:Ni yang berbeda di bawah kondisi eksperimen yang serupa dan dapat digunakan untuk membangun nanoelektrokatalis hibrid berbasis MoSe₂ lainnya.

Gambar 2 membandingkan pola XRD MoSe₂ murni dan sampel hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄. Puncak difraksi sampel MoSe₂ murni sesuai dengan MoSe₂ heksagonal (PDF# 29-0914) sementara sampel hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ dengan rasio Mo:Ni yang berbeda menunjukkan puncak gabungan MoSe₂ heksagonal dan Ni₃Se₄ monoklinik (PDF# 13-0300). Seiring dengan peningkatan konten prekursor Ni yang ditambahkan, intensitas puncak Ni₃Se₄ dalam pola XRD juga meningkat, yang menunjukkan bahwa konsentrasi Ni₃Se₄ dalam nanoelektrokatalis hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ juga meningkat. Oleh karena itu, konten Ni₃Se₄ dalam nanoelektrokatalis hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ dapat disesuaikan dengan mengontrol konten prekursor Ni yang ditambahkan. Analisis SAED (Berkas Tambahan 1: Gambar S1) juga mengungkapkan koeksistensi MoSe₂ heksagonal dan Ni₃Se₄ monoklinik, yang mengonfirmasi hasil XRD. Seiring dengan peningkatan konten prekursor Ni yang ditambahkan, cincin difraksi yang termasuk Ni₃Se₄ juga menjadi terlihat, menunjukkan bahwa konten relatif komponen Ni₃Se₄ dalam nanoelektrokatalis hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ juga meningkat.

Morfologi sampel yang disiapkan dianalisis dengan SEM dan TEM. MoSe₂ murni memiliki morfologi berbentuk bunga dengan ukuran yang bervariasi dari 100 hingga 200 nm (Berkas Tambahan 1: Gambar S2). Setelah penyisipan Ni₃Se₄, dapat dilihat dengan jelas bahwa kelopak nanobunga mulai menjadi lebih tebal (Gambar 3), dan morfologi berbentuk bunga cenderung menghilang secara bertahap dengan peningkatan konten Ni₃Se₄. Analisis TEM resolusi tinggi (HRTEM) (Gambar 4a, b) pada sampel Mo2Ni1 mengungkapkan dua jenis garis latice yang jelas: yang satu memiliki jarak interlapisan 0,64 nm yang sesuai dengan bidang (002) MoSe₂ [25], dan yang satu dengan jarak interlapisan 0,27 nm yang sesuai dengan bidang (−112) Ni₃Se₄. Hasil ini mengonfirmasi kehadiran komponen MoSe₂ dan Ni₃Se₄ dalam nanostruktur hibrid, dan permukaan utama kelopak nanobunga terdiri dari fasa {001} MoSe₂. Selain itu, dua garis latice yang berbeda cukup sejajar, yang menunjukkan bahwa Ni₃Se₄ mungkin tumbuh pada fasa {001} MoSe₂ sepanjang c-akse MoSe₂.

Peta elemen spektroskopi X-ray dispersif energi (EDS) bersama dengan citra HAADF (Gambar 4d–f) mengonfirmasi kehadiran Se, Ni, dan Mo. Namun, distribusi spasial Mo dan Ni sedikit berbeda. Mo dasarnya tersebar homogen dalam nanobunga, sementara Ni cenderung terkonsentrasi di dekat kelopak nanobunga, yang menunjukkan bahwa Ni₃Se₄ harus tumbuh pada kelopak MoSe₂. Penutupan lapisan Ni₃Se₄ yang lebih tebal pada MoSe₂ dapat memblokir situs aktif MoSe₂ dan pada akhirnya menyebabkan penurunan kinerja HER. Selain jumlah injeksi sumber Ni dan Se, laju injeksi juga mempengaruhi morfologi nanostruktur hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄. Khi digunakan laju injeksi yang lebih kecil (1,65 mL/min) sumber Ni dan Se, hasilnya menunjukkan morfologi yang tidak homogen (Berkas Tambahan 1: Gambar S3). Ini menunjukkan bahwa pembentukan nanostruktur hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ juga merupakan proses yang dikontrol secara kinetik.

Analisis XPS (Gambar 5a–d) lebih memverifikasi kehadiran Mo, Ni, dan Se dalam sampel hibrid (ambil Mo2Ni1 sebagai contoh tipikal). Untuk wilayah Se 3d (Gambar 5b), dua puncak pada 54,75 dan 55,75 eV ditetapkan ke Se 3d₅/₂ dan Se 3d₃/₂, masing-masing, yang menunjukkan bahwa status oksidasi Se adalah −2 [26]. Puncak yang jelas pada 59,37 eV menunjukkan bahwa spesies Se pada permukaan telah teroksidasi [20, 26]. Dalam Gambar 5c, dua puncak yang terletak pada 229,37 dan 232,50 eV ditetapkan ke Mo 3d₅/₂ dan 3d₃/₂, masing-masing, yang menunjukkan status oksidasi Mo +4 [8, 11, 26]. Dalam Gambar 5d, puncak Ni 2p jelas hadir, dan puncak pada 856,62 dan 874,12 eV sesuai dengan Ni 2p₃/₂ dan Ni 2p₁/₂, masing-masing. Dua puncak satelit pada 861,87 dan 880,37 eV menunjukkan bahwa Ni dalam status oksidasi mendekati +2 [27].

Mekanisme pembentukan nanostruktur hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ dapat dipahami dari hasil karakterisasi di atas. Benih MoSe₂ berbentuk bunga memainkan peran penting dalam menginduksi pembentukan Ni₃Se₄ pada permukaan MoSe₂. Pada suhu reaksi 300 °C, Ni(acac)₂ mudah terdekomposisi untuk bereaksi dengan Se dan membentuk Ni₃Se₄. Permukaan MoSe₂ dapat bertindak sebagai situs benih heterogen untuk menginduksi benih Ni₃Se₄. Tentu saja proses benih heterogen ini memerlukan energi aktivasi yang lebih kecil dibandingkan benih homogen. Oleh karena itu, Ni₃Se₄ diamati tumbuh pada permukaan MoSe₂ untuk membentuk morfologi berbentuk kelopak alih-alih partikel terpisah yang terbentuk oleh benih homogen yang independen. Dengan peningkatan jumlah sumber Ni dan Se, Ni₃Se₄ cenderung tumbuh pada permukaan kelopak Ni₃Se₄ yang sudah terbentuk. Akibatnya, diamati nanostruktur hibrid MoSe₂–Ni₃Se₄ dengan ketebalan kelopak Ni₃Se₄ yang meningkat (lihat evolusi morfologi yang ditunjukkan dalam Gambar 3).

Aktivitas elektrokatalitik katalis yang disiapkan diukur menggunakan sistem tiga elektroda dalam larutan asam. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 6a, semua overpotensi awal (yaitu, potensi yang diperlukan untuk mencapai densitas arus 1 mA cm⁻²) [28] dari berbagai katalis kecil. Sampel Mo5Ni1 memerlukan overpotensi awal terendah sebesar 128 mV untuk HER, sementara untuk katalis lain, nilai overpotensi awal adalah 163, 140, 162, dan 216 mV untuk MoSe₂, Mo2Ni1, Mo1Ni1, dan Ni₃Se₄, masing-masing. Khi densitas arus katoda mencapai -10 mA cm⁻², sampel Mo2Ni1 memerlukan overpotensi terkecil sebesar 203 mV. Overpotensi yang diperlukan adalah 234, 220, 250, dan 299 mV untuk MoSe₂, Mo5Ni1, Mo1Ni1, dan Ni₃Se₄, masing-masing. Untuk menyelidiki sampel yang diperoleh lebih lanjut, bagian linear kurva Tafel dianalisis menggunakan persamaan Tafel:

dimana j adalah densitas arus, η adalah overpotensi, dan b adalah slope Tafel. Seperti yang dapat dilihat dalam Gambar 6b, sampel Mo2Ni1 memiliki slope Tafel 57 mV per dekade. Nilai ini jauh lebih kecil dibandingkan slope Mo5Ni1 (85 mV per dekade), Mo1Ni1 (88 mV per dekade), Ni₃Se₄ (82 mV per dekade) dan MoSe₂ (71 mV per dekade) sampel. Sementara itu, Pt/C menunjukkan slope Tafel ~33 mV per dekade, yang sesuai dengan nilai yang diketahui [29]. Secara teoretis, slope Tafel yang lebih rendah menunjukkan kinetik HER yang lebih cepat [30]. Mekanisme reaksi utama dalam proses HER dapat terungkap oleh slope Tafel [15, 19]. Tiga langkah utama dapat berpartisipasi dalam proses HER, yaitu, reaksi Volmer: H⁺ (aq) + e⁻ → H_ads, reaksi Heyrovsky: H_ads + H⁺ (aq) + e⁻ → H₂ (g), dan reaksi Tafel H_ads + H_ads →H₂ (g). Pada 25 °C, nilai slope Tafel dari tiga reaksi adalah 118 mV per dekade, 39 mV per dekade, dan 29 mV per dekade, masing-masing [19]. Sesuai dengan itu, hasil studi kami menunjukkan bahwa mekanisme Volmer–Heyrovsky [31,32,33] seharusnya dominant untuk semua sampel yang disiapkan dalam HER.

Untuk menyelidiki kinetik elektroda lebih lanjut, plot Nyquist lima sampel yang diperoleh oleh EIS ditunjukkan dalam Gambar 6c. Resistensi transfer charge (R_ct) yang diperoleh dari wilayah frekuensi rendah memiliki hubungan yang erat dengan kinetik elektroda. Nilai R_ct yang lebih kecil relevan dengan laju reaksi yang lebih tinggi [34]. Nilai R_ct Mo2Ni1 adalah 13,0 Ω, yang merupakan nilai terendah di antara lima sampel. Untuk sampel lain, nilai R_ct adalah 27,5, 27,1, 109,1, dan 254,6 Ω untuk MoSe₂, Mo5Ni1, Mo1Ni1, dan Ni₃Se₄, masing-masing. R_ct terendah Mo2Ni1 menunjukkan proses transfer charge tercepat di antara sampel yang disiapkan. Hasil ini lebih membuktikan efisiensi elektrokatalitik HER yang sangat baik dari sampel Mo2Ni1. Konduktivitas yang lebih baik mungkin merupakan hasil dari modulasi struktur elektronik melalui efek sinergis antara MoSe₂ dan Ni₃Se₄. Gambar 6d menyajikan kurva polarisasi untuk mengkarakterisasi stabilitas sampel Mo2Ni1. Setelah 1000 siklus, kinerja katalitik hanya menunjukkan penurunan ringan. Efek sinergis memainkan peran penting dalam mengontrol interaksi adsorptif-absorptif pada permukaan katalitik dan oleh karena itu menentukan langkah penentu laju reaksi katalitik [35]. Oleh karena itu, pemanfaatan efek sinergis merupakan keuntungan utama dari nanostruktur hibrid untuk peningkatan aktivitas HER.

Untuk memperkirakan kasar luas permukaan aktif elektrokimia (ESCA) katalis, kapasitansi lapisan ganda elektrokimia (C_dl) diukur menggunakan voltametri siklik (CV) pada laju pemindaian yang berbeda (Berkas Tambahan 1: Gambar S4). Plot Δj = (j_a−j_c)(j_a dan j_c adalah densitas arus saat charging dan discharging pada tegangan 0,15 V, masing-masing) terhadap laju pemindaian ditunjukkan dalam Gambar 7a, dan nilai C_dl dihitung setengah dari slope. Mo2Ni1 menunjukkan nilai C_dl sebesar 2,67 mF cm⁻² yang sedikit lebih kecil dibandingkan nilai MoSe₂ (3,06 mF cm⁻²) dan Mo5Ni1 (2,82 mF cm⁻²), yang menunjukkan bahwa penambahan Ni₃Se₄ tidak dapat meningkatkan luas permukaan aktif elektrokimia lebih lanjut, dan konsekuensinya konsisten dengan pengamatan TEM. Oleh karena itu, alasan peningkatan aktivitas katalitik HER sampel Mo2Ni1 mungkin tidak disebabkan oleh peningkatan luas permukaan aktif elektrokimia tetapi oleh efek sinergis antara MoSe₂ dan Ni₃Se₄, bersama dengan promosi konduktivitas. Selain itu, kami mengestimasi jumlah situs aktif dan frekvensi turnover (TOF) dari berbagai katalis. Jumlah situs aktif diperoleh dari kurva CV berbagai katalis yang direkam dari −0,4 hingga 0,6 V dalam elektrolit buffer fosfat salina dengan laju pemindaian 50 mV s⁻¹(Berkas Tambahan 1: Gambar S5) [30, 36]. Jumlah situs aktif yang dihitung untuk Mo2Ni1 adalah 1,02 × 10⁻⁶ mol sementara untuk MoSe₂ adalah 0,77 × 10⁻⁶ mol. Selain itu, TOF yang dihitung pada −200 mV untuk setiap situs aktif Mo2Ni1 adalah 3,4 s⁻¹, yang juga lebih besar dari itu (2,1 s⁻¹) dari MoSe₂ (Gambar 7b). Secara teoretis, aktivitas HER katalis dapat dikaitkan dengan tiga faktor: (a) jumlah situs aktif, (b) kualitas situs aktif (frekvensi turnover), dan (c) konduktivitas di antara situs aktif [37]. Dalam karya ini, meskipun Mo2Ni1 memiliki nilai C_dl yang sedikit lebih kecil dibandingkan MoSe₂, ia memiliki impedansi transfer charge terendah, situs aktif paling banyak, dan TOF tertinggi. Oleh karena itu, ia menunjukkan aktivitas HER terbaik secara keseluruhan.