钼氮化物上存在间隙空位,可以提高Mo的d轨道,从而对碱性析氢反应(HER)产生不利影响。然而,针对间隙空位的研究却鲜有报道。
近日,南京理工大学朱俊武教授,Jingwen Sun首先提出了一种原位分压调节法来设计化学计量钼碳氮化物(Mo2CN)。
文章要点
1)利用预配位聚钼-聚三嗪酰亚胺(Mo-PTI)的自聚合,在密封管内随温度升高调节碳和氮的分压。进一步得益于Mo、N、C原子之间的预成键,成功地在氮掺杂碳纳米带上构建了化学计量比Mo2CN,并通过X射线吸收近边结构(XANES)、扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)、像差校正高分辨电子显微镜(Ac-HRTEM)等技术进行了验证。
2)Mo2CN具有显著增强的碱性HER活性,仅需−84 mV低过电位即可获得10 mA cm-2的电流密度和77.8 mV dec-1的小塔菲尔值,可媲美基准铂/碳催化剂,超过了大多数最先进的钼基催化剂。结合原位拉曼光谱的密度泛函理论(DFT)计算表明,这种高HER活性主要归因于原子间的协同作用,如Mo原子促进了水的吸附和解离,C原子有利于H*的吸附和H2的释放。
参考文献
Liming Dai, et al, Boosting Alkaline Hydrogen Evolution on Stoichiometric Molybdenum Carbonitride via an Interstitial Vacancy-Elimination Strategy, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200974
https://doi.org/10.1002/aenm.202200974