迄今为止，已针对HER工艺对镍钼碳化物进行了广泛的研究。实际上，碳化钼本身被认为是有前途的HER电催化剂，因为其催化性能类似于铂族金属。先前的研究已经确定，将镍引入碳化钼中可以大大提高电催化剂的活性。镍和碳化钼的强耦合作用引起的电子转移过程显着改变了组分的电子结构，这被认为是提高催化剂活性的主要原因。尽管对镍-钼基电催化剂进行了许多研究，但仍有一些问题尚未解决。一个关键问题在于镍-钼系统中的钼形式。这个问题与催化剂的基本机理密切相关，该机理可以清楚地阐明Ni-Mo催化剂活性增强的根源。

有鉴于此，华南理工大学申益副研究员报道合成了一系列石墨烯纳米片（GNS）负载的镍钼纳米材料，具有可控的相和组成，可用于在酸性和碱性溶液中进行析氢反应（HER）。对样品相和组成的精细控制可以清楚地揭示组分的作用，使得活性与结构之间的良好关联。通过实验和密度泛函理论计算研究了钼促进作用的潜在机理。

文章要点

1）实验结果表明，由于存在大量异质界面，Ni-Mo₂C/GNS催化剂在0.5 M H₂SO₄中显示出优异的活性。值得注意的是，1Ni-0.5Mo₂C/GNS在49.6 mV的超电势下具有10 mA cm^-2的电流密度，在200 mV的超电势下具有0.86 s^-1的周转频率（TOF）值。这种出色的活性使1Ni-0.5Mo₂C/GNS成为文献中报道的酸性电解质中最好的非贵金属HER电催化剂之一。相反，由于形成了Ni₄Mo合金，Ni₄Mo/GNS催化剂在1M KOH溶液中表现出更好的活性。在69 mV的超电势下，电流密度为10 mA cm^-2；在100 mV的超电势下，TOF值为0.11 s^-1。

2）密度泛函理论计算表明，Ni-Mo₂C/GNS在酸性溶液中的优异活性与适当的氢吸附自由能有关，这对Tafel步骤非常有利。然而，注意到在0.5 M H₂SO₄中镍从催化剂中浸出，因此导致不能令人满意的耐久性。Ni₄Mo/GNS在碱性溶液中具有更好的活性，这归因于Ni₄Mo合金表面上水活化的能量垒低，从而促进了水分子的离解。电催化剂在碱性电解质中显示出增强的耐久性。

这项工作对于进一步探索先进的基于Ni-Mo的HER电催化剂具有一定的价值。

Yongfang Zhou, et al, Mechanistic study on nickel-molybdenum based electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction., Journal of Catalysis (2020)

DOI: 10.1016/j.jcat.2020.05.011

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.05.011