【进展】吉大李楠教授团队：原位封装于介孔碳球的超小碳化钼颗粒用于电解水制氢

在工业化发展的进程中，能源危机和环境问题日益严峻。人们迫切的需要一种能够替代传统化石燃料的清洁能源。通过电解水制取氢气是一种重要的解决手段。

目前，铂基材料仍为性能最好的电解水析氢（HER）催化剂。但是价格昂贵，资源匮乏等因素限制了这些材料的发展。因此，开发低成本和高活性的析氢电催化剂成为未来氢能经济的重要一环。 

碳化钼由于其类Pt的电子结构而被认为具有极佳的HER催化性能。但是在其合成过程中，超高的碳化温度往往使得活性位点团聚进而降低其性能。

最近，吉林大学的李楠教授团队成功合成了原位封装于介孔碳球的超小碳化钼颗粒并应用于电解水制取氢气。其合成思路是在软模板法合成介孔碳的过程中引入钼酸根离子。钼源通过表面活性剂与甲阶酚醛树脂结合形成前驱体球。在后续的原位碳化过程中，甲阶酚醛树脂形成的介孔碳的孔壁可以有效的限制碳化钼晶粒的增长进而防止活性位点的团聚。实验最终得到的介孔碳封装下的碳化钼颗粒尺寸约为7nm。

在碱性介质中，该催化剂展示出了优异的电催化性能。取得10mA cm^-2 的电流密度的过电位仅为134 mV，Tafel斜率为 51 mV dec⁻¹，并具有良好的电化学稳定性。

机理研究显示，原位碳化形成的超小碳化钼纳米颗粒可以使催化剂暴露更多的活性位点。除此之外，与碳基底复合显著地降低催化剂的阻抗也是其具有良好催化性能的另一重要原因。这一研究为碳化钼-碳复合结构HER催化剂的合成提供了一种有效的策略。

文章发表在ChemCatChem, 2019, 11, 2643

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

原文链接：

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