在工業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程中，能源危機(jī)和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻。人們迫切的需要一種能夠替代傳統(tǒng)化石燃料的清潔能源。通過電解水制取氫氣是一種重要的解決手段。

目前，鉑基材料仍為性能最好的電解水析氫（HER）催化劑。但是價(jià)格昂貴，資源匱乏等因素限制了這些材料的發(fā)展。因此，開發(fā)低成本和高活性的析氫電催化劑成為未來氫能經(jīng)濟(jì)的重要一環(huán)。?

碳化鉬由于其類Pt的電子結(jié)構(gòu)而被認(rèn)為具有極佳的HER催化性能。但是在其合成過程中，超高的碳化溫度往往使得活性位點(diǎn)團(tuán)聚進(jìn)而降低其性能。

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最近，吉林大學(xué)的李楠教授團(tuán)隊(duì)成功合成了原位封裝于介孔碳球的超小碳化鉬顆粒并應(yīng)用于電解水制取氫氣。其合成思路是在軟模板法合成介孔碳的過程中引入鉬酸根離子。鉬源通過表面活性劑與甲階酚醛樹脂結(jié)合形成前驅(qū)體球。在后續(xù)的原位碳化過程中，甲階酚醛樹脂形成的介孔碳的孔壁可以有效的限制碳化鉬晶粒的增長(zhǎng)進(jìn)而防止活性位點(diǎn)的團(tuán)聚。實(shí)驗(yàn)最終得到的介孔碳封裝下的碳化鉬顆粒尺寸約為7nm。

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在堿性介質(zhì)中，該催化劑展示出了優(yōu)異的電催化性能。取得10mA?cm^-2?的電流密度的過電位僅為134 mV，Tafel斜率為 51 mV?dec^?1，并具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。

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機(jī)理研究顯示，原位碳化形成的超小碳化鉬納米顆粒可以使催化劑暴露更多的活性位點(diǎn)。除此之外，與碳基底復(fù)合顯著地降低催化劑的阻抗也是其具有良好催化性能的另一重要原因。這一研究為碳化鉬-碳復(fù)合結(jié)構(gòu)HER催化劑的合成提供了一種有效的策略。

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文章發(fā)表在ChemCatChem, 2019, 11, 2643

作者：Shisheng Yuan, Shaonan Xu, Zhipeng Liu, Guoqing Huang, Cong Zhang, Jing Ai, Xiaotian Li*,Nan Li*

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cctc.201900324