钼碳化物纳米颗粒修饰生物质衍生多孔碳骨架用于高效析氢催化

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Biomass-Derived 3D Porous Carbon Skeleton Decorated with Mo?C Nanoparticles for High-performing Hydrogen Evolution Catalysis

本文报道了一种通过简单浸渍-热解策略构建的Mo2C纳米颗粒修饰黄麻衍生三维多孔碳骨架（Mo2C/PC）电催化剂。该设计有效抑制纳米颗粒团聚，优化电子离域，降低电荷转移电阻，在酸性电解质中展现出优异的析氢反应（HER）性能（η10=200.1 mV，Tafel斜率为63.48 mV dec-1）和超长稳定性（10000次循环/40小时），为天然结构材料在电催化领域的应用提供了新思路。

　　

Section snippets

Materials

黄麻纤维购自江苏达达剑麻黄麻纺织科技有限公司。乙醇（EtOH，99.7%）由华祥特种化学品有限公司提供。四水合钼酸铵（(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O，≥99%）和商用Mo₂C粉末（≥99%）购自上海帝博生物技术有限公司。硫酸（H₂SO₄，98%）由华祥特种化学品有限公司提供。Nafion溶液购自杜邦公司。实验全程使用电阻率>10 MΩ·cm的去离子水。

Materials characterization

如图1所示，通过水热-退火两步法成功制备了Mo₂C负载的三维黄麻衍生多孔碳材料（Mo₂C/PC）。该分级多孔碳骨架不仅为Mo₂C纳米颗粒提供了丰富的锚定位点，还像"离子高速公路"一样促进了电解液离子的高效传输，从而全面提升催化性能。采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）对Mo₂C/PC的微观形貌进行表征。

Conclusions

总而言之，我们通过简单的浸渍-热解工艺，成功在天然黄麻纤维衍生的三维多孔碳骨架上锚定了超细Mo₂C纳米颗粒。所制备的Mo₂C/PC催化剂在0.5 M H₂SO₄电解液中展现出卓越的HER性能，不仅实现了低过电位（η₁₀ = 200.1 mV）和塔菲尔斜率（63.48 mV dec^-1），还具备出色的长期稳定性。这种"碳骨架-纳米颗粒"的协同效应可归因于......