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武大Nat. Commun.：耐用且全pH值的自支撐MoC-Mo2C異質結電極助力高效HER

高效的水電解槽受到缺乏低成本和地球上豐富的析氫反應（HER）催化劑的限制，而這些催化劑可以在工業條件下運行，并通過簡單的工藝制備。基于此，武漢大學汪的華教授、郭宇錚教授和尹華意（共同通訊作者）等人報道了以CO₂作為原料，通過一步電碳化方法制備了一種自支撐MoC-Mo₂C催化電極。

在本文中，作者在熔融碳酸鹽中的鉬（Mo）片上制備了自支撐MoC-Mo₂C異質結催化層，其中CO₂電化學還原為C，同時與Mo基底反應形成多孔MoC-Mo₂C異質結催化層。

不同于使用惰性基底的傳統方法不，熔融碳酸鹽電解采用參與碳化物層形成的活性基底（例如Mo），從而確保Mo基底和電解MoC-Mo₂C異質結層之間的牢固連接。

因此，一步制備的電解MoC-Mo₂C異質結層足夠堅固，能夠在500 mA cm^-2的高電流密度下，在酸性（256 mA，62 mV dec^-1）和堿性（292 mA，59 mV dec^-1）溶液中，以及在約70 ℃的工業操作溫度下，存活超過2400 h的長期壽命。

通過密度泛函理論（DFT）計算發現，由于其具有自立親水性多孔表面，固有機械強度和自生長MoC（001）-Mo₂C（101）異質結，在酸性條件下ΔGH*值為-0.13 eV，在堿性溶液中水離解的勢壘為1.15 eV。通過大型電極（3 cm×11.5 cm）的制備證明了可以擴大該工藝，以制備具有合理設計結構、可調成分和良好性能的各種碳化物電極。

此外，DFT的電子結構計算揭示了MoC-Mo₂C異質結增強HER性能的潛在機制。熔融碳酸鹽電解被證明是調整表面親水性（接觸角約為32^o）、催化層組成以及表面微觀形貌的有效表面工程方法。總之，實驗和理論研究都證實了電解MoC-Mo₂C異質結是在模擬工業操作條件下生產氫氣的一種有希望的低成本催化劑。

A durable and pH-universal self-standing MoC-Mo₂C heterojunction electrode for efficient hydrogen evolution reaction. Nat. Commun., 2021, DOI: 10.1002/advs.202103567.

https://doi.org/10.1002/advs.202103567.

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