【原】​华东理工大学、中国科学院上海硅酸盐研究所--3D氮掺杂多孔石墨烯上合成蜂窝状MoCo合金可实现高效析氢反应

高效的电催化剂可以显著降低电解水的能耗和提高转化效率。本项工作以MoCo双金属氢氧化物作为前驱体, 在三维(3D) 氮掺杂多孔石墨烯衬底上合成了蜂窝状多孔MoCo合金(Mo_0.3Co_0.7@NPG)。在析氢反应中, Mo_0.3Co_0.7@NPG的析氢过电位为75 mV (10 mA cm^–2), Tafel斜率为69.9 mV dec^–1。Mo_0.3Co_0.7@NPG具有优异的电化学性能主要归功于NPG衬底的高导电性、MoCo合金独特的纳米结构以及Mo和Co的协同作用。此外, 经过50 h的稳定性测试, Mo_0.3Co_0.7@NPG仍能保持原有的形貌和较高的催化活性。因此, 本项工作对于在高孔隙率导电基板上合成高效的多元素合金电催化剂提供了一种思路。

   Fig 1. 不同比例MoCo@NPG的制备示意图。

   Fig 2.(a-c) Co@NPG, (d-f) Mo_0.1Co_0.9@NPG, (g-i) Mo_0.2Co_0.8NPG; (j-l) Mo_0.3Co_0.7@NPG的SEM图像。

  

   Fig 3. 从 NPG 表面剥离的 Mo_0.3Co_0.7 纳米片的 TEM 图像和（插图）相应的放大图像；b、c Mo_0.3Co_0.7的HRTEM图像；Mo_0.3Co_0.7纳米片的d–f TEM元素图和Mo_0.3Co_0.7@NPG的g, h XPS谱。

  

   Fig 4. a 一系列不同Mo/Co比例的MoCo@NPG的碱性HER极化曲线；b极化曲线；Mo_0.3Co_0.7@NPG、Co@NPG、Pt/C@NPG 和 NPG 样品的 η₁₀ 和 Tafel 斜率的 c 直方图和 d Tafel 斜率；Mo_0.3Co_0.7@NPG 和 Co@NPG 样品的 e EIS 曲线以及 Mo_0.3Co_0.7@NPG 在 1000 次循环 CV 测试和（插图）稳定性测试前后 Mo_0.3Co_0.7@NPG 的 f 极化曲线10 mA·cm^–2 的恒定电流密度。 

 

  Fig 5.  稳定性测试后Mo_0.3Co_0.7@NPG的a、b SEM图像和c、d XPS谱。

  Fig 6. a Co₃Mo合金(201)表面氢吸附理论模型和b计算的Co₃Mo合金和Co 氢吸附自由能图。

相关研究工作由华东理工大学Lu-Yang Chen和中国科学院上海硅酸盐研究所Le Xu课题组于2023年联合在线发表在《Rare Metals》期刊上，Honeycomb-like MoCo alloy on 3D nitrogen-doped porous graphene for efficient hydrogen evolution reaction，原文链接：https:///10.1007/s12598-023-02500-z    

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