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電分解水因其在實際應用中的大規模生產潛力而受到了相當多的關注。特別是，電催化劑必須能夠在整個水分解過程中驅動涉及析氫反應(HER)和析氧反應(OER)的水分解過程。然而，要經濟地利用電催化水解離制氫，需要克服開發具有高能量轉換效率、低成本和高耐久性的新型催化劑的技術挑戰。而碳化鉬(Mo₂C)由于其物理化學性質，在電化學水分解中表現出獨特的競爭優勢，高本征活性對于高效的Mo₂C催化劑至關重要。

近日，上海大學李文獻、新南威爾士大學Sean Li等合成了嵌入在泡沫鎳(TM/Mo₂C-NCSs)上生長的N摻雜碳片中的過渡金屬-Mo₂C，通過Ni, Co或Fe與Mo₂C之間的界面相互作用結合能以優化Mo-H。

由于優異的內在活性、快速的三元通道和豐富的活性位點，Ni/Mo₂C-NCSs具有最低的HER過電位(131 mV)；Fe/Mo₂C-NCS在1 M KOH中的電流密度為100 mA cm^-2，且具有最低的OER過電位(293 mV)。

DFT計算結果表明，最優越的H吸附位點在Mo₂C和Ni雜化物之間的界面處。在界面中，H以適當的氫吸附自由能(ΔG_H*)吸附在界面Mo&Ni@Ni/Mo₂C上，實現了HER中的快速解吸過程，該機制在原始的Mo₂C催化劑中不存在。具有Ni/Mo₂C-NCSs陰極和Fe/Mo₂C-NCSs陽極的堿性電解槽僅需1.66 V的小電壓可達100 mA cm^-2的電流密度。

這項工作提供了一種精心設計的界面工程策略，通過加速HER中的H₂解吸并同時增強OER的催化動力學以增強Mo₂C的內在催化活性，該策略可能會在其他可擴展的能量轉換和存儲應用中看到應用的潛力。

Bifunctional Water Splitting Enhancement by Manipulating Mo-H Bonding Energy of Transition Metal-Mo₂C Heterostructure Catalysts. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.134126

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