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基于碳化钼的高效双功能催化剂用于电解水制氢

氢能源因其清洁可再生、能量密度高等优点被认为有希望在未来取代传统化石燃料。电解水是一种重要的产氢方式,其效率依赖于高效的阴极氢析出反应电催化剂和阳极氧析出反应催化剂。目前Pt和RuO2分别具有最好的析氢和析氧性能,但其稀少的储量和昂贵的价格极大限制了它们在电化学中的应用。近年来大量廉价高效的析氢和析氧催化剂被报道出来,然而具有双功能的电催化剂仍然是对科研工作者的一个挑战。近日,苏州大学的高立军课题组通过热解法成功制备了一种基于碳化钼的双功能电解水催化剂。

基于碳化钼的高效双功能催化剂用于电解水制氢

图一、(a)合成示意图;(b)极化曲线;(c)双电极电解水装置实图;(d)稳定性测试。

 

该课题组研究人员以钼酸铵和葡萄糖为原料通过一步热解法制得高结晶碳化钼纳米颗粒紧密负载在碳片上(Mo2C/CS)。Mo2C颗粒暴露的底面提供了丰富的活性位点;碳片的独特层状结构促进了碳化钼颗粒的均匀分散并且提供了一个微米级连续导电载体;同时材料的高比表面积有利于催化剂与电解液的接触。得益于以上优点,Mo2C/CS作为双功能电催化剂在析氢和析氧反应中表现出优异的催化活性和稳定性。值得注意的是,该材料表现出的析氧催化性能是金属碳化物基催化剂中最优的。随后,作者以Mo2C/CS作为阳极和阴极用在双电极碱性电解槽中,这一装置在达到10 mAcm-2的电流密度时仅需要1.73V的外加电压,与目前报道的一些高效双功能催化剂相当。与此同时,这一催化剂具有极好的稳定性,连续工作100小时后其催化活性几乎无衰减。以上优异的催化性能表明这一材料具有应用潜力。

该研究不仅设计了一种廉价高效的碳化钼基双功能催化剂,更提供了一个新颖的合成方法用来制备更多的碳化物/碳复合材料,可进一步应用在电催化及其他能源转化领域。

           相关工作以封面形式发表于ChemSusChem 2017, DOI:10.1002/cssc.201701276

作者:Hao Wang, Yingjie Cao, Cheng Sun,Prof. Dr. Guifu Zou,* Jianwen Huang, Xiaoxiao Kuai, Dr. Jianqing Zhao, andProf. Dr. Lijun Gao*

基于碳化钼的高效双功能催化剂用于电解水制氢


 原文链接如下,或点击下方“阅读原文”

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201701276/full

封面及工作介绍:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201701700/full



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