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磷化钼/MXene催化剂的电子结构调控及其析氢性能

Electronic Modulation of MoP/MXene Catalysts and Their Hydrogen Evolution Reaction Performance
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摘要 面对不可再生资源的枯竭和绿色可持续的需要,亟需寻找廉价高效的非贵金属基催化剂来替代贵金属基催化剂在电解水析氢反应(HER)中的应用。具有二维层状结构的Ti_(3)C_(2)Tx MXene类石墨材料具有优异的导电性能和高比表面积,与过渡金属磷化物负载能达到很好的分散效果与协同作用。采用溶剂热、高温磷化和硼氢化钠还原的方式,获得了磷空位的MoP/MXene(Pv-MoP/MXene)的复合材料,有效提高MoP的电子导电性和催化活性。在1.0 mol/L KOH的碱性介质下,仅需−194.4 mV的过电位即可达到−10 mA/cm^(2)的电流密度,并且在连续反应36 h后仍然可以保持一定的活性。MoP/MXene需要−367.7 mV的过电位才可达到−10 mA/cm^(2)的电流密度,证实了磷空位的引入能够显著提高析氢的催化活性。 Given the depletion of non-renewable resources and the imperative of promoting green sustainability,the search for affordable and efficient non-precious metal-based catalysts to replace their precious metal counterparts in water electrolysis for hydrogen evolution reaction(HER)has become increasingly urgent.The two-dimensional layered Ti_(3)C_(2)Tx MXene material possesses excellent conductivity and high specific surface area and achieves good dispersion and synergistic effects when loaded with transition metal phosphides.By employing a solventthermal,high-temperature phosphorization,and sodium borohydride reduction method,a composite material of phosphorus-vacancy MoP/MXene(Pv-MoP/MXene)is obtained,effectively enhancing the electronic conductivity and catalytic activity of MoP.Under the 1.0 mol/L KOH alkaline medium,HER catalytic activity achieves a current density of−10 mA/cm^(2)with an overpotential of−194.4 mV and exhibits sustained activity for up to 36 h.In contrast,MoP/MXene requires a higher driving potential of−367.7 mV to achieve the same current density,which supports the notion that introducing phosphorus vacancies can greatly enhance the catalytic activity of HER.
作者 张嘉城 杜飞翔 肖生福 李运勇 ZHANG Jiacheng;DU Feixiang;XIAO Shengfu;LI Yunyong(School of Materials and Energy,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)
出处 《新能源进展》 北大核心 2025年第3期251-256,共6页 Advances in New and Renewable Energy
关键词 非贵金属基催化剂 Ti_(3)C_(2)Tx MXene MOP 析氢反应 non-precious metal-based catalysts Ti_(3)C_(2)Tx MXene MoP hydrogen evolution reaction
作者简介 张嘉城(1999-),男,硕士研究生,主要从事电催化及电化学储能材料及器件研究;通信作者:李运勇(1985-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事碳和MXene基电化学储能材料及器件研究,E-mail:yyli@gdut.edu.cn。
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