钌和氧空位助钼基催化剂高效析氢

近日，郑州大学刘玉山副教授研究团队利用界面固相反应法合成高效析氢钼基电催化剂，实现了金属钌活性中心与缺陷定域化生成。该催化剂的出现有望解决目前电解水制氢技术低效率的不足。

氢能作为一种绿色能源，特别符合碳中和的发展理念。然而，由于缺乏高效稳定的催化剂，电解水制氢技术发展一直受限。单一种类的催化活性位点大多具有活性低以及稳定性差等缺点，因此开发多组份高协同效应活性位点是提高催化剂催化活性的重要手段。

因此，郑州大学研究者通过一种界面固相反应策略，将氧空位和金属中心单质引入到二维钼基催化剂中进而实现高效的电催化析氢性能。

对于大多数钼基电催化剂来说，析氢反应的活性多取决于其自身的结构缺陷或者外在的过渡金属中心。基于前期双活性中心催化剂的研究，以及受古代秘色瓷烧制工艺的启发，实现从传统两步法构建双活性中心催化剂思路到一步固相界面反应路线的突破。

具体来说，当在氩气气氛和合适的温度下克服动力学势垒时，固相界面反应是发生在二硫化钼前体和二氧化钌纳米颗粒之间的界面处，二氧化钌和二硫化钼的相邻部分被原位转化为钌单质和二氧化钼，得到了在二氧化钼平面上含有大量活性位点钌和氧空位的二氧化钼的复合体系。

研究表明，在碱性介质中，该催化剂仅需要12mV的过电位，同时能实现全pH范围内高效析氢，这也说明了其具有优异的化学稳定性和催化性能。另外，在氨硼烷（AB）水解中，新型钼基催化剂也能表现出优异的催化性能。该研究成果已发表在国际顶级期刊Adv. Energy Mater 上。

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