氮掺杂碳纳米纤维包覆超细碳化钼/氮化钼异质结构用于碱性条件下电催化析氢

编号：CYYJ02346

篇名：氮掺杂碳纳米纤维包覆超细碳化钼/氮化钼异质结构用于碱性条件下电催化析氢

作者：陈婧 潘安强 张文超 曹鑫鑫 卢柔 梁叔全 曹国忠

关键词： 纳米纤维 异质结构 电催化活性 非贵金属催化剂 碳化钼 氮化钼 电子电导率 析氢反应

机构： State Key Laboratory of Powder Metallurgy Institute for Superconducting&Electronic Materials Departm

摘要： 高效非贵金属催化剂对于推进析氢反应(HER)的大规模工业化至关重要.碳化钼(Mo2C)因其类似铂的能带密度和优良的中间产物吸附特性,有望替代贵金属基材料成为具有前景的催化剂.然而,它在常规制备过程中存在严重的晶体过度生长和团聚问题,导致催化效率低.本研究利用三聚氰胺辅助法制备了含有丰富表面和界面的超细碳化钼/氮化钼(Mo2C/Mo2N)异质结构,并同时将其嵌入到氮掺杂碳纳米纤维(CNFs)中.Mo2C/Mo2N异质结构的协同作用与超细纳米晶表面暴露的丰富活性位点共同提高了电催化活性,而氮掺杂碳纳米纤维框架保证了快速的电荷转移和良好的结构稳定性.此外,原位形成的Mo2C/Mo2N晶体与碳基质之间存在较强的界面耦合作用,进一步提高了电子电导率和电催化活性.得益于这些优势,Mo2C/Mo2N@N-CNFs在碱性溶液中表现出优异的电催化析氢性能,在电流密度10 mV cm-2时具有75 mV的低过电势,优于单相Mo2C@N-CNFs对比样以及近期报道的Mo2C/Mo2N基催化剂.这个合成方法集成了异质结构、纳米化和碳修饰策略,为设计高效率电催化材料提供了新的参考.