负载于N掺杂碳层上的P-Mo₂C电催化剂全pH产氢研究

【作者】 闫刚； 王永慧； 谭华桥； 李阳光；

【机构】 东北师范大学化学学院；

【摘要】 电解水制氢技术是当前生产清洁可再生能源氢气的非常有前景的方法,^[1]目前,效率最高的HER催化剂是Pt基催化剂。然而,Pt高昂的价格严重限制其商业应用。人们致力于开发能替代贵金属Pt的非贵金属催化剂。碳化钼（Mo₂C）因为其廉价催化活性高以及类Pt的催化行为,被视作最有希望替代Pt的非贵金属HER催化剂之一。脲醛树脂（UF）,一种廉价的缩合聚合物,具有相互交错的支状三维网状结构,^[2]这样的三维网络结构有利于客体分子的负载和单分散。此外,聚合物上丰富的氨基基团可以作为氮源为高温煅烧形成的产物形成氮掺杂复合物,用以改善其性能,因此,UF是一类理想的构筑过渡金属碳化物催化剂的碳源。此外,多酸作为纳米级的过渡金属氧簇分散到有机片段或者金属有机骨架（MOFs）,分割限域多酸簇能有效避免Mo₂C颗粒在高温时的团聚。这里,我们利用UF,一种廉价环境友好的碳源,与多酸H₃PMo₁₂O₄₀构筑P掺杂的碳化钼负载到N掺杂的碳层上（P-Mo₂C/NC）。纳米尺寸的Mo₂C颗粒均匀分布在N掺杂碳层上,催化实验表明（P-Mo₂C/NC）具有高效的HER活性和稳定性在全pH下,在0.5M H₂SO₄, 0.1M磷酸钠缓冲溶液和1M KOH中,达到10 mA cm^-2电流密度时,P-Mo₂C/NC需要过电位(η₁₀)分别是109 mV, 159 mV和83 mV。更多还原