Первый автор: Лю Мэнмэн
Ответственный автор: Е Шэн
Заголовок: Ускоряющийся H Десорбция полых нанореакторов Mo2C с помощью углеродных точек, выращенных in situ, для электрокаталитического выделения водорода*
Импакт-фактор: 14,0
Ссылка на статью: https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.04.045
1. Представление профессора Е Шэна
Профессор Е Шэн опубликовал 58 статей по данной тематике в международных журналах, таких как... Джоуль, Angew. Chem. Int. Ed., Журнал Американского химического общества., Адв. Матер., Adv. Funct. Mater.и другие, с общим количеством цитирований более 3200. В 2018 году он был отобран для участия в Китайской программе поддержки инновационных талантов-постдокторантов («Программа Бо Синя»), а в 2023 году был назван одним из лучших молодых талантов провинции Аньхой. Он руководил такими проектами, как Общая программа Национального фонда естественных наук, Молодежный научный фонд Национального фонда естественных наук и Ключевой план исследований и разработок провинции Аньхой.
02. Предпосылки исследования
Для решения проблемы загрязнения окружающей среды и энергетического кризиса, вызванных потреблением ископаемого топлива, существует острая необходимость в разработке чистых и возобновляемых источников энергии. Водородная энергия, благодаря нулевым выбросам углерода, возобновляемости и высокой плотности энергии, считается лучшей альтернативой ископаемому топливу. Электрокаталитическое расщепление воды стало перспективной технологией производства водорода и широко изучается. В настоящее время в исследованиях по производству водорода обычно используются катализаторы на основе драгоценных металлов, таких как Ir, Ru и Pt. Однако их ограниченные запасы и высокая стоимость препятствуют их широкому применению. Поэтому разработка экономичных и эффективных электрокатализаторов на основе недрагоценных металлов является крайне важной задачей.
03. Аннотация статьи
Карбид молибдена (Mo2C) имеет электронную структуру, аналогичную платине, и является перспективным катализатором из недрагоценных металлов для реакции выделения водорода (HER). Однако сильная адсорбция H* на участках Mo препятствует улучшению характеристик HER. В этом исследовании мы синтезировали монодисперсные полые нанореакторы Mo2C, в которых углеродные точки (CD) были выращены in situ на поверхности Mo2C посредством реакций карбидизации. С помощью моделирования и анализа методом конечных элементов мы продемонстрировали, что CD@Mo2C обладает лучшими мезоскопическими диффузионными свойствами по сравнению с чистым Mo2C. Оптимизированные нанореакторы CD@Mo2C показали превосходные характеристики HER в щелочном электролите с низким перенапряжением 57 мВ при 10 мА·см², превосходя большинство электрокатализаторов на основе Mo2C. Кроме того, анализ Рамана и рентгеновской дифракции (XRD) подтвердил, что CD@Mo2C сохраняет превосходную электрохимическую стабильность в течение 240 часов. Расчеты методом теории функционала плотности (DFT) показали, что углеродные точки смещают центр d-полосы CD@Mo2C от уровня Ферми, способствуя диссоциации воды и десорбции H*. Это исследование предлагает разумную стратегию для разработки высокоактивных электрокатализаторов на основе молибдена для реакции выделения водорода путем модуляции прочности связи Mo-H.
04. Рисунки и анализ
05. Оборудование, использованное в данном исследовании
Печь коробчатого типа, использованная в экспериментах исследовательской группы профессора Е Шэна, была предоставлена компанией Kemi Instrument. В статье выражается особая благодарность компании Anhui Kemi Instrument Co., Ltd. за выбор и признание компании Kemi Instruments.
