钼调控的莫特-肖特基异质结在高效水分解及尿素电解中的创新应用

本研究通过构建Mo掺杂CoN与NiFe-LDH的莫特-肖特基异质结（Mott-Schottky heterojunction），显著提升析氢反应（HER）、析氧反应（OER）及尿素氧化反应（UOR）活性。该催化剂在1 M KOH中仅需76 mV（HER）和257 mV（OER）过电位即可实现100 mA cm?2电流密度，且组装的碱性电解槽在200 mA cm?2下稳定运行666小时，为低能耗绿氢生产提供新策略。

　　

Highlight
通过调控局部电子密度改变催化剂吸附/脱附特性，莫特-肖特基异质结（Mott-Schottky barrier）凭借界面费米能级差异促进电子传输。本研究将Mo掺杂CoN与NiFe-LDH耦合，构建的异质结在HER、OER和UOR中均优于单一组分，其中Mo-CoN@NiFe-LDH在1 M KOH中仅需76 mV（HER）和257 mV（OER）过电位即可达到100 mA cm^?2电流密度。

Chemical reagents and materials
实验采用六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O）、二水钼酸钠（Na₂MoO₄·2H₂O）等分析级试剂，商业Pt/C（20 wt%）和RuO₂催化剂作为对比。

Morphological and structural characterizations
水热法在泡沫镍（NF）上生长绣球花状Mo-Co(OH)F前驱体，经氮化获得多孔Mo-CoN，再通过电沉积技术负载超薄NiFe-LDH纳米片，形成三维异质结构。

Conclusions
Mo-CoN@NiFe-LDH异质结在碱性介质中展现出卓越的HER/OER/UOR活性，全水解仅需1.46 V电压即可实现10 mA cm^?2，并在200 mA cm^?2下稳定运行666小时。尿素电解槽仅需1.692 V即可驱动300 mA cm^?2电流，为低能耗制氢提供新范式。