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電催化水分解是最有效和可持續(xù)的H₂生成技術(shù)之一，但酸性和堿性電解水最有效催化催化劑仍然是貴金屬基催化劑(用于HER的Pt和用于OER的Ir/Ru 氧化物)，這些催化劑昂貴且稀缺。研究影響和推進現(xiàn)有技術(shù)限制的新催化劑工程概念至關(guān)重要。

因此，賈瓦哈拉爾·尼赫魯高等科學(xué)研究中心Sebastian C. Peter團隊報道了一種Ni取代N摻雜石墨碳(NGC)負載的鉬和碳化鎢(Ni-MoC/WC@NGC)的雙功能催化劑，并研究其對全分解水(OWS)活性的促進作用機制。

通過XPS、XAS和DFT計算等各種技術(shù)證明了Ni取代調(diào)控了碳化物電子結(jié)構(gòu)。Ni和活性中心之間通過原位電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的協(xié)同電子相互作用促進了HER動力學(xué)。在OER 過程中，Ni通過形成Ni-羥基氧化物物種增強了催化性能。

Ni-MoC/WC@NGC在OWS中具有明顯的性能增強，其析氫反應(yīng)(HER)活性中可與商業(yè)Pt/C 相媲美，并且在析氧反應(yīng)(OER)中性能優(yōu)于IrO₂。

Ni-MoC@NGC在酸性介質(zhì)中進行HER，當電流密度為140 mA cm^-2時的過電位為65 mV。由Ni-MoC@NGC組裝的H₂O電解可以在1.5 V AAA商用電池的幫助下全分解水。

Mechanistic insights into the promotional effect of Ni substitution in non-noble metal carbides for highly enhanced water splitting. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120560

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Appl. Catal. B.: 非貴金屬碳化物中Ni取代對水分解的促進機制

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