当高性能电催化剂进行缓慢的析氢反应(HER)时，通过水分解制氢是实现碳中和的最有前途的方法之一。过渡金属碳化物(TMC)是潜在的HER电催化剂，但它们与氢中间体(H*)的强结合会严重破坏它们的类铂电子结构。

有鉴于此，德国锡根大学杨年俊教授、武汉科技大学李轩科教授、张琴副教授等人，提出了一种通用策略，即所谓的“平衡效应”，将第二相引入 TMC 以削弱其与 H* 的结合，从而促进 TMC 的 HER 活性。

本文要点

1）提出了一种通用的“平衡效应”策略，其中引入氮掺杂石墨烯(NG)以削弱TMC(M = Mo、W、Ti 和 V)与H*的相互作用。选择掺氮石墨烯 (NG)是因为 NG 具有明显的正氢结合能 (ΔGH*)。

2）密度泛函理论计算的氢结合能表明，由于TMC和NG的不同功函数，部分电子从TMC转移到NG表面，导致这些电催化剂的电子结构得到优化，从而平衡了氢的吸附和解吸，协同增强HER动力学。

3）在酸性和碱性溶液中，TMC@NG电催化剂上HER的过电位和Tafel斜率均显着降低。TMC@NG/CNT电催化剂的比表面积显着增加，从而暴露出更多的活性位点。

总之，该工作提出的“平衡效应”策略为设计高效且稳定的TMC作为优异的HER电催化剂提供了一种新的思路。

 参考文献：

Chenfan Yang et al. Balance Effect: A Universal Strategy for Transition Metal Carbides to Enhance Hydrogen Evolution. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202108167

https://doi.org/10.1002/adfm.202108167