近日，鄭州大學劉玉山副教授研究團隊利用界面固相反應(yīng)法合成高效析氫鉬基電催化劑，實現(xiàn)了金屬釕活性中心與缺陷定域化生成。該催化劑的出現(xiàn)有望解決目前電解水制氫技術(shù)低效率的不足。
氫能作爲一種綠色能源，特別符合碳中和的發(fā)展理念。然而，由于缺乏高效穩(wěn)定的催化劑，電解水制氫技術(shù)發(fā)展一直受限。單一種類的催化活性位點大多具有活性低以及穩(wěn)定性差等缺點，因此開發(fā)多組份高協(xié)同效應(yīng)活性位點是提高催化劑催化活性的重要手段。
因此，鄭州大學研究者通過一種界面固相反應(yīng)策略，將氧空位和金屬中心單質(zhì)引入到二維鉬基催化劑中進而實現(xiàn)高效的電催化析氫性能。
對于大多數(shù)鉬基電催化劑來說，析氫反應(yīng)的活性多取決于其自身的結(jié)構(gòu)缺陷或者外在的過渡金屬中心?；谇捌陔p活性中心催化劑的研究，以及受古代秘色瓷燒制工藝的啓發(fā)，實現(xiàn)從傳統(tǒng)兩步法構(gòu)建雙活性中心催化劑思路到一步固相界面反應(yīng)路綫的突破。
具體來說，當在氬氣氣氛和合適的溫度下克服動力學勢壘時，固相界面反應(yīng)是發(fā)生在二硫化鉬前體和二氧化釕納米顆粒之間的界面處，二氧化釕和二硫化鉬的相鄰部分被原位轉(zhuǎn)化爲釕單質(zhì)和二氧化鉬，得到了在二氧化鉬平面上含有大量活性位點釕和氧空位的二氧化鉬的複合體系。
研究表明，在鹼性介質(zhì)中，該催化劑僅需要12mV的過電位，同時能實現(xiàn)全pH範圍內(nèi)高效析氫，這也說明了其具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和催化性能。另外，在氨硼烷（AB）水解中，新型鉬基催化劑也能表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。該研究成果已發(fā)表在國際頂級期刊Adv. Energy Mater 上。
