氢由于其清洁，可再生和丰富等性质而被认为是最有前途的能源载体之一。在各种制氢方法中，电化学析氢分解水(HER)具有高效、可持续、环保等优点，具有很大的吸引力。在水电解中，为了有效地获得氢气和降低过电位，电催化剂发挥着至关重要的作用。迄今为止，铂族贵金属由于其极低的过电势被视为基准HER电催化剂。但其丰度低、价格高限制了其大规模应用，因此开发出丰富、高性能的HER电催化剂势在必行。近几十年来，包括氧化物和硫化物、氮化物、磷化物、碳化物、硒化物、硫化物固溶体和合金在内的非贵金属电催化剂表现出了显著的HER活性。最近，过渡金属硼化物，例如Mo–B，MoAlB，Co-B（非晶态），Ni–B（非晶态，纳米级），Co-Ni-B（非晶态），FeB₂（纳米级），和VB₂（纳米级）由于其丰度高，成本低，在酸性和碱性溶液中均具有出色的稳定性和HER活性而被认为是有前途的HER电催化剂。在这些硼化物中，晶体结构中含有扁平(类石墨烯)硼层的硼化物如MoB₂、FeB₂和VB₂表现出了最高的HER性能。

有鉴于此，加利福尼亚大学的Boniface P. T. Fokwa等人，研究了AlB₂型固溶体Cr_1-xMo_xB₂(x = 0, 0.25, 0.4, 0.5, 0.6, 0.75, 1)中c晶格参数与0.5 M H₂SO₄溶液中HER活性的直接相关性。

本文要点

1）通过电弧熔炼成功合成了Cr_1-xMo_xB₂(x = 0, 0.25, 0.4, 0.5, 0.6, 0.75，AlB₂型结构)单相本体固溶体，并首次进行了充分的表征。研究发现，HER活性随着x的增加而增加，在x = 0.6时达到最大值，然后再次下降。

2）三元组分的HER活性比二元组分的HER活性高。在高电流密度下，Cr_0.4Mo_0.6B₂的HER活性优于Pt/C，因为相比之下Cr_0.4Mo_0.6B₂达到800 mA cm⁻²的电流密度所需要的过电位比Pt/C少180 mV。Cr_0.4Mo_0.6B₂具有优异的长期稳定性和耐久性，在酸性条件下工作5000个循环和运行25小时后，其活性没有明显降低。

3）第一性原理计算正确地再现了c晶格参数的非线性依赖性，并表明金属/B混合层（如（110））在x = 0.6时更有效地促进了析氢，从而支持了实验结果。

参考文献：

Hyounmyung Park et al. Canonic‐Like HER Activity of Cr_1–xMo_xB₂ Solid Solution: Overpowering Pt/C at High Current Density. Advanced Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adma.202000855

https://doi.org/10.1002/adma.202000855