Small Methods：通過凝膠限域策略構築超細碳化鉬納米晶析氫催化劑

MaterialsViews編輯部 報道：氫能是一種可再生的理想能源載體
，開發大規模、廉價、清潔、高效的製氫技術是新能源領域產業發展的當務之急。其中，電化學析氫反應（HER）由於環境友好
、產氫效率高及所純度高等優點，被認為是最具有發展前景的產氫技術之一。目前最好的HER催化劑為Pt等貴金屬催化劑，其不僅價格昂貴，而且穩定性也亟待提高。因此，發展非貴金屬高效析氫催化劑備受人們關注。由於碳化鉬（MoC）具有類Pt的d帶電子結構
，因而碳化鉬被認為是一種非常具發展前景可替代Pt貴金屬的HER催cui化hua劑ji。然ran而er
，碳tan化hua鉬mu的de製zhi備bei通tong常chang需xu要yao在zai高gao溫wen下xia進jin行xing，此ci時shi碳tan化hua鉬mu納na米mi晶jing易yi發fa生sheng團tuan聚ju，大da大da降jiang低di了le碳tan化hua鉬mu的de活huo性xing位wei點dian數shu量liang。如ru果guo能neng將jiang碳tan化hua鉬mu納na米mi晶jing的de尺chi寸cun限xian製zhi在zai幾ji納na米mi範fan圍wei內nei，甚shen至zhi2nm以下，可以大幅增加活性位點數量，從而有效改善碳化鉬的催化活性。

近期，武漢理工大學材料複合新技術國家重點實驗室木士春研究組與新加坡國立大學材料科學與工程係 John Wang研究組合作報道了利用凝膠SiO2微球作為限域模板製備超細碳化鉬納米晶並作為廣泛pH高效析氫催化劑的研究工作。利用尺寸均一的SiO2微球凝膠作為限域模板
，金屬源鉬酸銨及碳源葡萄糖作為客體，經過水熱及高溫碳化成功原位製備了碳納米泡沫負載超細碳化鉬納米晶（平均尺寸低於2nm）。將該材料用作HER催化劑
，在10 mA cm-2電流密度下
，當pH=0
，7，14時，過電位分別為184，174及185mV
，Tafel斜率分別為71，105及126mV decade-1。而且，在酸性下
，催化劑的交換電流密度遠高於未經SiO2限域合成的碳化鉬納米晶，並優於大多數目前報道的Mo基催化劑。同時，該催化劑在廣泛pH下表現了優異的抗團聚性能及電化學穩定性。

相關研究成果已發表於Small Methods（https://doi.org/10.1002/smtd.201700396），第一作者寇宗魁2017年(nian)在(zai)武(wu)漢(han)理(li)工(gong)大(da)學(xue)材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)與(yu)工(gong)程(cheng)學(xue)院(yuan)獲(huo)得(de)博(bo)士(shi)學(xue)位(wei)，現(xian)為(wei)新(xin)加(jia)坡(po)國(guo)立(li)大(da)學(xue)材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)與(yu)工(gong)程(cheng)係(xi)博(bo)士(shi)後(hou)，共(gong)同(tong)第(di)一(yi)作(zuo)者(zhe)王(wang)婷(ting)婷(ting)和(he)蔡(cai)禕(yi)分(fen)別(bie)為(wei)武(wu)漢(han)理(li)工(gong)大(da)學(xue)材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)與(yu)工(gong)程(cheng)學(xue)院(yuan)博(bo)士(shi)生(sheng)和(he)南(nan)洋(yang)理(li)工(gong)大(da)學(xue)材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)與(yu)工(gong)程(cheng)學(xue)院(yuan)博(bo)士(shi)後(hou)