碳化氧鉬用于高效催化水裂解析氫

近期，四川大學(xué)與電子科技大學(xué)共同設(shè)計出了一種負(fù)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(xiàn)有電催化劑生產(chǎn)成本高和供應(yīng)短缺的問題。

MoOC中O調(diào)控的電子微環(huán)境的示意圖，四川大學(xué)

電解水制氫是一種高效、清潔的制氫技術(shù)，是最有潛力的大規(guī)模制氫技術(shù)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(yīng)稱為析氧反應(yīng)（OER），陰極反應(yīng)稱為析氫反應(yīng)（HER）。電解水制氫技術(shù)的特點是工藝簡單，原料易得，環(huán)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(jié)構(gòu)獨特，而對氫離子中間體有適當(dāng)?shù)奈侥堋Ｈ欢F金屬由于成本較高和稀缺性，而導(dǎo)致實際應(yīng)用受到較大限制。

有鑒于此，研究者就制備出了一種負(fù)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(yīng)。研究表明，MoOC中存在明顯的從Rh向MoOC載體的電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，導(dǎo)致Rh位點的缺電子構(gòu)型，優(yōu)化了氫結(jié)合能，從而增強了其固有的催化析氫活性和穩(wěn)定性。當(dāng)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(gòu)型，更有利于水的解離。

Rh對H2O的解離促進作用圖，四川大學(xué)

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