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研究进展
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日期:2020-05-27


创新点】:太原理工大学杜建平教授、李晋平教授和合作者赵瑞花博士提出了一种以高温碳化无机-有机前驱体制备二维网状碳纳米片分散碳化钼纳米颗粒的方法。

过渡金属碳化物(钼或钨)具有类铂的催化性能,在催化加氢或脱氢反应中的应用研究已引起人们的广泛关注。近期研究表明,金属碳化物尤其是碳化钼也是潜在的非贵金属类电催化析氢反应的新型催化材料。然而制备碳化钼需要经历高温碳化的过程,极易导致碳化钼纳米颗粒的团聚或烧结,因而不能有效地发挥其高的催化活性,限制了碳化钼催化剂在电解水析氢反应中的应用。针对这个问题,研究者提出许多策略,比如构建纳米结构、调控粒度和负载于不同碳材料以减少颗粒的团聚,其中一些方法需要较为复杂的制备过程或者较高的碳化温度。为了防止碳化钼纳米颗粒在高温烧结或团聚,采用简单的方法将碳化钼纳米颗粒锚定在特定结构的碳材料上,同时获得碳化钼纳米晶仍具有较大的挑战。


据此,太原理工大学李晋平教授团队,杜建平教授课题组和赵瑞花博士合作开发了一种简单制备二维碳基碳化钼复合材料的方法,实现了碳化钼颗粒在碳层上的分散,从而大大改善了碳化钼电催化析氢反应的催化性能。在该项工作中,研究者采用无机-有机前驱体合成和高温热解的方法制备得到兼具有网状和有序介孔孔道结构的2d碳纳米片,碳化钼纳米粒子均匀分散在碳层基底上,原位形成的网格结构有效地阻止了高温碳化过程中碳化钼纳米粒子的烧结,从而达到减小粒度和分散颗粒的目的。析氢活性测试结果表明,在800 °c碳化前驱体得到的2d网状碳纳米片负载碳化钼纳米颗粒的电催化剂在碱性条件下显示了较高的活性和稳定性,而且反应后催化剂保持了稳定的结构和形貌。该研究为解决高温碳化易引起颗粒烧结以及为开发一种在碱性环境中可高效电解水析氢的非贵金属催化材料提供了一种新的策略和思路。
相关结果发表在chemcatchem上, (doi: 10.1002/cctc.202000277)上,文章第一作者为硕士研究生刘蕊,rui liu, qianqian du, dr. ruihua zhao*, xiaorong nie, lu liu, prof. jinping li*, prof. jianping du*
     
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