工程化铜钼酸盐三元金属氧化物催化剂在碱性环境中高效析氧的可持续能源生成研究

为应对能源短缺与环境污染问题，研究人员聚焦铜钼酸盐（Cu3 Mo2 O9 ）三元金属氧化物（TMOs）的合成与电催化性能优化。通过水热法调控pH值，成功制备出结晶度优异的纳米材料，其析氧反应（OER）过电位低至170 mV（10 mA cm?2 ），塔菲尔斜率仅153 mV/dec，兼具高比电容与稳定性，为清洁能源转换与存储提供了新型高效催化剂。

　　

全球能源危机与环境污染迫使科学界寻求化石燃料的替代方案。可再生能源技术中，水分解制氢（通过析氧反应OER和析氢反应HER）因其零碳排放特性备受关注。然而，当前主流OER催化剂如IrO₂
和RuO₂
虽性能稳定，却面临资源稀缺与成本高昂的瓶颈。与此同时，钼基氧化物（如MnMoO₄
）在电化学领域的优异表现启示研究者探索更高效的替代材料。铜钼酸盐（Cu₃
Mo₂
O₉
）因其正交晶系结构、可变价态（Mo^6+/5+
、Cu^2+/1+
）和出色氧化还原能力成为潜力候选，但其OER催化性能尚未充分挖掘。

为突破这一局限，台湾省国家科学及技术委员会支持的研究团队通过pH调控水热法，系统优化Cu₃
Mo₂
O₉
纳米颗粒的合成工艺。研究采用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱等技术表征材料结构，结合电化学工作站评估OER性能，最终在pH=11条件下获得结晶度高、相纯度佳的催化剂。

研究结果

Crystallinity, vibrational bonds and Raman studies
XRD分析显示，pH=11合成的样品在2θ=12.10°–53.25°区间呈现典型Cu₃
Mo₂
O₉
衍射峰，证实正交晶系结构形成。酸性条件则导致金属离子提前氧化，结晶失败。拉曼光谱进一步验证了Mo-O和Cu-O键的振动模式，为材料稳定性提供依据。

Conclusion
pH优化后的Cu₃
Mo₂
O₉
展现出卓越OER活性：过电位170 mV（10 mA cm^?2
）优于多数报道的非贵金属催化剂，塔菲尔斜率153 mV/dec表明快速反应动力学。其高比电容（文献值达821F g^?1
）和循环稳定性（1000次循环后电容保持率>88%）凸显"催化-储能"双功能特性。

意义与展望
该研究首次阐明pH对铜钼酸盐晶体结构与催化性能的调控机制，为设计低成本、高效能的TMOs催化剂提供新思路。材料在碱性环境中的耐久性（99.2%容量保持率）使其适用于工业级电解槽。未来可通过掺杂或复合碳材料进一步提升导电性，推动可再生能源技术实用化进程。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加外部引用；专业术语如"塔菲尔斜率"已标注英文缩写，材料化学式严格保留上下标格式。）