低成本高活性Mo2C催化劑用於析氫反應

據中國鉬網報道：隨著世界範圍內工業化進程的加劇，全球能源短缺和環境汙染問題變得越來越突出。開發可再生
、清(qing)潔(jie)和(he)綠(lv)色(se)能(neng)源(yuan)取(qu)代(dai)傳(chuan)統(tong)的(de)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。氫(qing)被(bei)譽(yu)為(wei)一(yi)種(zhong)有(you)前(qian)途(tu)的(de)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)
，可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)我(wo)們(men)對(dui)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)的(de)依(yi)賴(lai)，減(jian)少(shao)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)和(he)其(qi)他(ta)有(you)毒(du)氣(qi)體(ti)的(de)排(pai)放(fang)，從(cong)而(er)造(zao)福(fu)環(huan)境(jing)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)水(shui)分(fen)解(jie)製(zhi)氫(qing)，使(shi)用(yong)催(cui)化(hua)劑(ji)降(jiang)低(di)析(xi)氫(qing)反(fan)應(ying)（HER）denengliangshileishifeichangbiyaode。muqianshichangshangxiaolvzuigaoqiezuiwendingdeshiguijinshucuihuaji，danshiyouyuqiyunhanliangjiaoshao，shiyongchengbenjiaogao，nanyidaguimoyingyong。feiguijinshucuihuajidefazhanzhuyaojizhongzaidiqiuhanliangfengfudeguodujinshucuihuaji，ruguodujinshutanhuawu（TMCs），其具有優異的導電性、機械性能和可靠的化學穩定性。碳化鉬（Mo₂C）是人們普遍研究的TMC催化劑之一。經過多年的研究和開發，Mo₂C的合成技術有了顯著的發展和改進。然而碳化鉬的電催化活性仍遠低於鉑及其他貴金屬催化劑，還需要進一步研究以提高鉬基催化劑的HER活性。

Mo-Mo₂C析氫電催化劑的兩步合成示意圖

上海電力學院徐群傑教授和姚偉峰教授報道了一種新型金屬鉬富集的碳化鉬基電催化劑（Mo-Mo₂C）。研究結果表明，Mo-Mo₂C電催化劑析氫反應的起始過電位僅為67 mV和塔菲爾斜率低至55 mV/dec。獲得10 mA/cm²陰極電流密度的過電勢僅為150 mV。在酸性電解液中，交換電流密度達到0.019 mA/cm²。Mo-Mo₂C電催化劑具有優異的電催化穩定性，在20mA/cm²的電流密度下表現出超過12小時的優異耐久性。性能分析表明Mo-Mo₂C催化劑優異的HER性能可歸因於催化劑內部電荷轉移能力的改善。研究表明：該材料在酸性介質中具有較低的過電位
、較小的塔菲爾斜率以及很好循環穩定性，從而展現了優異的電催化性能。相關研究成果近期以“Cost Effective Mo Rich Mo2C Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction”為題發表在期刊JMCA上，徐群傑教授和姚偉峰教授為共同通訊作者
，論文第一作者為碩士研究生董潔。

該項研究工作獲得中國國家自然科學基金項目（21103106, 21107069）、上海基礎研究重點項目（13JC14028）及上海市電力材料防護與新材料重點實驗室的經費資助（14DZ2261000）。