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含硼烯水裂解催化剂:从MoS2到MoB2,不止是S变为了B!

发展水裂解制氢的关键技术之一是催化材料的革新。在过去10年里,非贵金属水裂解催化剂的研发已经取得了一系列重要进展。其中,最经典的水裂解析氢催化剂MoS2得到了广泛的研究。MoS2具有层状二维晶体结构,作为电催化剂,其显著的缺点是导电性差和活性位密度低。


针对MoS2材料的结构特性和存在的问题,吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室邹晓新点击查看介绍课题组与吉林大学陈巍点击查看介绍课题组、朱品文点击查看介绍课题组以及罗格斯大学Asefa点击查看介绍课题组合作,系统研究了多个三维结构Mo-B相α-MoB2β-MoB2、MoB、Mo2B)的高温高压合成、结构解析与水裂解析氢性质。其中,含有硼烯亚单元结构的α-MoB2表现出最优的催化性能。他们在研究中发现:(1)α-MoB2材料具有优异的电子传导能力,与贵金属Pt相当(电阻比较:α-MoB2, 6.6 ± 1.7 × 10-7 Ω•m; Pt, 1.1 × 10-7 Ω•m);(2)α-MoB2理论模型表面析氢活性位点的密度和活性甚至高于Pt(111)表面;(3)α-MoB2表现出很高的交换电流密度(0.132 mA/cm2),略低于Pt/C催化剂(0.989 mA/cm2),比MoS2材料高出1-2个数量级;(4)α-MoB2可以在较小的过电势下(334 mV)获得实际应用中期许的1000 mA/cm2 级电流密度。

(a)MoS2α-MoB2的晶体结构对比;(b)α-MoB2MoS2和Pt析氢活性位点活性与密度的比较;(c)α-MoB2与Pt/C催化活性的比较


相关工作发表在Journal of the American Chemical Society 上,文章的第一作者为吉林大学化学学院的博士后陈延丽于广涛副教授。


该论文作者为:Yanli Chen, Guangtao Yu, Wei Chen, Yipu Liu, Guo-Dong Li, Pinwen Zhu, Qiang Tao, Qiuju Li, Jingwei Liu, Xiaopeng Shen, Hui Li, Xuri Huang, Dejun Wang, Tewodros Asefa, and Xiaoxin Zou

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Highly Active, Nonprecious Electrocatalyst Comprising Borophene Subunits for the Hydrogen Evolution Reaction

J. Am. Chem. Soc., 2017, DOI: 10.1021/jacs.7b06337


导师介绍

邹晓新

http://www.x-mol.com/university/faculty/31093

朱品文

http://www.x-mol.com/university/faculty/43039

陈巍

http://www.x-mol.com/university/faculty/43038

Asefa

http://www.x-mol.com/university/faculty/3036


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