碳化氧鉬用于高效催化水裂解析氫

近期，四川大學與電子科技大學共同設計出了一種負載在碳化氧鉬（MoOC）上的銠（Rh）團簇，用于高效催化水裂解析氫，以解決現有電催化劑生產成本高和供應短缺的問題。

MoOC中O調控的電子微環境的示意圖，四川大學

電解水制氫是一種高效、清潔的制氫技術，是最有潛力的大規模制氫技術之一，工作原理是水分子在直流電的作用下被解離生成氧氣和氫氣，分別從電解槽陽極和陰極析出，則陽極反應稱為析氧反應（OER），陰極反應稱為析氫反應（HER）。電解水制氫技術的特點是工藝簡單，原料易得，環保，氫氣純度高（~99.9%）等。

然而，在電解水制氫過程中需要一種高效的HER催化劑來克服水電解的高過電位。目前，常用的HER催化劑為貴金屬材料，如鉑（Pt）、鈀（Pd）、銥（Ir）和銠等，它們由于電子結構獨特，而對氫離子中間體有適當的吸附能。然而，貴金屬由于成本較高和稀缺性，而導致實際應用受到較大限制。

有鑒于此，研究者就制備出了一種負載在MoOC上的Rh團簇，有助于在酸性和堿性條件下的析氫反應。研究表明，MoOC中存在明顯的從Rh向MoOC載體的電子轉移現象，導致Rh位點的缺電子構型，優化了氫結合能，從而增強了其固有的催化析氫活性和穩定性。當H2O分子吸附到Rh周圍時，氫氧根離子吸附在缺電子的Rh位點，而氫離子更容易沿著MoOC中的C吸附，這種獨特的構型，更有利于水的解離。

Rh對H2O的解離促進作用圖，四川大學

相關研究成果已以“MolybdenumOxycarbideSupportedRh-ClusterswithModulatedInterstitialC–OMicroenvironmentsforPromotingHydrogenEvolution”為題發表在國際知名期刊Small上。