碳化钼复合材料用于析氧反应-全球观热点

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近期，济南大学研究团队利用静电纺丝技术合成了一种高效的自支撑双功能的碳化钼复合材料，即包覆纳米级异质相碳化钼-氧化钴（Mo2C-CoO）的氮掺杂碳纳米纤维（Mo2C-CoO@N-CNFs），具有较高的催化活性和化学稳定性，适合应用于电催化分解水中的析氧反应（OER）和析氢反应（HER）。

Mo2C-CoO@N-CNFs的合成示意图（图源：Changzhou Yuan/Chemical Engineering Journal）

电催化分解水被认为是最有前景的制取氢气方式，它有阳极多电子析氧和阴极双电子析氢两个半反应。使用这个方法制取氢气除了要用到电能之外，还需要催化剂。目前，常见的催化剂均为贵金属材料，如金属铂、钌、铱及其化合物，但是由于其稀缺性和成本高昂，所以在应用上受到一定限制。

过渡金属化合物如碳化钼由于具有优良理化性能、较低的生产成本和对环境较为友好的优点，而有望代替贵金属催化剂应用于HER和OER领域。碳化钼是过渡金属钼的一种典型化合物，具有贵金属般的电子结构、高导电性、良好的催化活性和稳定性，因而深受研究者的高度青睐。然而，Mo2C幷没有想象的那么完美：β-Mo2C的过强Hads吸附能力，会限制氢原子的解吸过程，而且当它用于析氧反应时，材料表面会发生析氧腐蚀，从而影响降低OER效率。

Mo2C-CoO@N-CNFs在电催化分解水中的应用（图源：Changzhou Yuan/Chemical Engineering Journal）

为了解决上述的问题，济南大学研究者就设计出了高催化活性的Mo2C-CoO@N-CNFs柔性纤维膜，适合应用于OER和HER中。研究表明，该柔性纤维膜具有多孔结构，良好的润湿性，高导电性和多活性位点；金属Mo/Co的协同作用能加速析氢反应动力学，降低析氧反应的能垒。

该研究成果已以“Construction of hetero-phase Mo2C-CoO@N-CNFs film as a self-supported Bi-functional catalyst towards overall water splitting”为题发表在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上。