以二硫化钼为代表的二维过渡金属硫族化合物，凭借其独特的电子结构、可调的活性位点及优异的化学稳定性，在催化领域异军突起，成为连接基础研究与工业应用的关键材料之一。中国科学院大连化学物理研究所邓德会研究员团队近期发表综述，系统梳理了二维MoS2及其复合材料在催化领域的兴起历程、设计策略、性能调控机制以及未来发展方向，为高效催化剂的理性设计提供了重要见解。
二维MoS2的催化潜力源于其本征的层状结构与边缘活性。与惰性的基面不同，MoS2的边缘（尤其是Mo边和S边）具有不饱和配位原子，是催化反应（如电催化析氢、加氢脱硫、二氧化碳还原等）的主要活性位点。本征二维MoS2仍面临导电性差、活性位点密度有限、易于团聚等问题。为此，研究人员发展了一系列复合材料构建策略，旨在协同优化其催化性能。
1. 导电基底复合：提升电荷传输效率
将二维MoS2纳米片锚定在高导电性基底（如石墨烯、碳纳米管、导电聚合物或金属基材）上，是改善其电催化性能的有效途径。此类复合材料不仅能加速电子转移，抑制MoS2的堆叠，还能通过界面耦合效应调节MoS2的电子态，优化氢吸附自由能，从而显著提升析氢反应活性。例如，MoS2/还原氧化石墨烯复合材料在酸性介质中表现出接近商业铂碳的析氢性能。
2. 异质结构建：协同催化与多功能集成
通过将二维MoS2与其他功能纳米材料（如金属纳米颗粒、金属氧化物、其他二维材料如MXene、h-BN等）结合，构建异质结界面，可实现活性位点、传质路径和反应微环境的协同优化。异质界面处的电荷重新分布能有效调节反应中间体的吸附强度，同时可能暴露出更多高活性边缘位点。这类复合材料在串联催化、光电催化及多相催化中展现出独特优势。
3. 缺陷与掺杂工程：精准调控活性中心
在二维MoS2中引入空位（如硫空位）、掺杂异质原子（如钴、镍、铁等过渡金属或氮、磷等非金属），是精准调控其催化本征活性的核心策略。掺杂不仅能直接创造新的活性位点，还能通过改变MoS2的电子结构，降低反应能垒。邓德会团队的研究表明，原子级分散的金属掺杂可极大提高MoS2基面原子的催化活性，实现“基面活化”，突破了对边缘位点的传统依赖。
4. 形貌与维度调控：最大化活性界面
通过水热法、化学气相沉积等手段，可制备出垂直取向MoS2纳米片、空心球、纳米花等多级结构，以及与一维纳米线、零维量子点复合的多元架构。这些特殊形貌能极大增加比表面积和活性位点可及性，改善反应物和产物的传质扩散，尤其适用于涉及气相或液相的反应体系。
尽管二维MoS2基复合材料已在实验室规模展现出卓越的催化潜力，但其大规模制备、结构稳定性、实际工况下的长效运行以及构效关系的深入解析仍是当前面临的挑战。未来研究需聚焦于：发展可控制备方法以实现复合材料结构的精确调控；借助原位表征技术和理论计算，在原子/分子层面揭示催化机制；探索其在能源转化（如水分解、氮气还原、燃料电池）、环境治理和精细化工等领域的规模化应用。
邓德会研究员团队的综述不仅了二维MoS2催化材料的阶段性成果，更指明了通过跨尺度复合材料设计实现性能突破的关键路径。随着合成化学、表征技术与人工智能的深度融合，二维MoS2基复合材料有望推动催化科学向更高效、更精准、更可持续的方向发展。
