首頁氫能社會氫能社會文章詳情

多孔碳載過渡金屬碳化物超小顆粒複合材料應用於水分解製氫

2026-04-11 20:40:115528

據Material views網站報道：氫氣作為一種清潔能源及重要工業化學品，世界年消耗量以3%的速度增加，年產量達到5千億立方米。然而，目前約90%的工業用氫氣仍然由化石燃料的蒸汽重整製備得到，這種方法不僅消耗大量的能量同時還會釋放出大量的溫室氣體（二氧化碳）。水分解產氫（HER）是(shi)公(gong)認(ren)的(de)綠(lv)色(se)製(zhi)氫(qing)技(ji)術(shu)，貴(gui)金(jin)屬(shu)鉑(bo)材(cai)料(liao)作(zuo)為(wei)水(shui)分(fen)解(jie)製(zhi)氫(qing)催(cui)化(hua)劑(ji)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)催(cui)化(hua)性(xing)能(neng)，但(dan)其(qi)昂(ang)貴(gui)的(de)價(jia)格(ge)限(xian)製(zhi)了(le)它(ta)的(de)規(gui)模(mo)化(hua)應(ying)用(yong)。長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)，大(da)量(liang)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)致(zhi)力(li)於(yu)製(zhi)備(bei)具(ju)有(you)高(gao)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)及(ji)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)非(fei)貴(gui)金(jin)屬(shu)水(shui)分(fen)解(jie)製(zhi)氫(qing)催(cui)化(hua)劑(ji)。

近期，新加坡南洋理工大學化學與生物醫學工程係劉彬教授課題組報道了一種製備非貴金屬水解製氫（HER）催化劑的製備方法。過渡金屬前驅體（鉬酸銨）與三聚氰胺和L-半胱氨酸均勻混合後於惰性氣體中煆燒，所得產物即為多孔碳載過渡金屬碳化物超小顆粒複合材料。碳化鉬顆粒的平均尺寸僅有2.8 nm，氮、硫(liu)元(yuan)素(su)摻(chan)雜(za)的(de)碳(tan)材(cai)料(liao)為(wei)多(duo)孔(kong)疏(shu)鬆(song)結(jie)構(gou)。超(chao)高(gao)密(mi)度(du)的(de)碳(tan)化(hua)鉬(mu)顆(ke)粒(li)嵌(qian)於(yu)多(duo)孔(kong)碳(tan)結(jie)構(gou)中(zhong)形(xing)成(cheng)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)。在(zai)第(di)一(yi)步(bu)煆(duan)燒(shao)過(guo)程(cheng)中(zhong)鉬(mu)酸(suan)銨(an)分(fen)解(jie)生(sheng)成(cheng)氧(yang)化(hua)鉬(mu)顆(ke)粒(li)，同(tong)時(shi)三(san)聚(ju)氰(qing)胺(an)聚(ju)合(he)生(sheng)成(cheng)層(ceng)狀(zhuang)氮(dan)化(hua)碳(tan)（C3N4）材料，C3N4作為軟模板抑製了氧化鉬顆粒的聚集。高溫煆燒下，氧化鉬碳化生成碳化鉬，C3N4轉化為多孔碳材料，一鍋法製得催化劑材料。

據報道，由於材料的結構優勢，製備的複合材料在酸性電解質中具有非常優異的水解製氫催化性能及良好的穩定性。起始電位僅為50 mV，僅需135 mV過電位即可獲得10 mA/cm²電流，塔菲爾斜率為62 mV/decade。此複合材料同時具有很好的水解製氫穩定性，反應持續33小時後，電流仍保持了初始電流的94%。chulezaisuanxingdianjieyezhongbiaoxianchuyouyidecuihuaxiaoguowai，cifeiguijinshucuihuajizaizhongxingjijianxingtiaojianxiatongyangjuyouyouyidecuihuahuoxingjilianghaodexingnengwendingxing。cifangfakeyijinxingtuozhan，zhibeiduokongtanzaitanhuawuchaoxiaokelifuhecailiao。suodetanhuawukelipingjunchicunjinwei2.0 nm，同時具有很好的水解製氫催化性能及性能穩定性。