清华大学Nat Commun：碳管薄膜焦耳自加热超快制备高效能析氢催化纳米异质结构

主要观点总结

本文介绍了一种快速自加热合成的高活性、高稳定性Mo2C/MoC/CNT氢气演化反应催化剂。该研究采用超快速自加热合成方法，通过快速加热和冷却过程制备了Mo2C/MoC异质纳米碳化物催化剂，适用于高电流密度下的氢气演化反应。该催化剂具有高活性和稳定性，在电解水制氢领域具有潜在应用前景。该研究通过实验和DFT计算揭示了催化剂的高活性和高稳定性机制。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着能源危机和环境污染问题日益严峻，开发清洁高效的能源转换和储存技术成为迫切需求。氢能作为一种清洁、高效的能源载体，在能源领域具有巨大的应用潜力。电解水制氢是一种重要的制氢方法，但传统的电解水催化剂存在成本高、资源稀缺等问题。因此，开发高效、稳定的非贵金属催化剂成为当前研究的热点。

关键观点2: 研究内容

本研究采用快速自加热合成方法制备了Mo2C/MoC/CNT氢气演化反应催化剂。该催化剂具有高活性和稳定性，适用于高电流密度下的氢气演化反应。作者通过快速加热和冷却的方法，采用超快速自加热合成方法制备了高效率的Mo2C/MoC/碳纳米管氢气演化反应催化剂。实验和密度泛函理论计算表明，Mo2C/MoC异质界面提供了丰富的活性位点，吸附氢气的自由能ΔG(H*)接近理想值。此外，Mo2C/MoC与碳纳米管之间的强烈化学键合，显著提高了界面稳定性。

关键观点3: 实验结果

Mo2C/MoC/CNT催化剂在1 M KOH中表现出优异的HER活性，其过电位在1000 mA cm-2下仅为233 mV，并且在高电流密度下工作14天后，过电位仅增加~47 mV，表明其具有优异的长期稳定性。此外，该催化剂还表现出良好的可控性和可重复性。

关键观点4: 研究亮点

本研究的亮点在于开发了一种快速、节能、自加热的Mo2C/MoC/CNT催化剂制备方法，该方法具有均匀分散的Mo2C/MoC纳米颗粒和丰富的Mo2C/MoC异质界面，提供了大量的HER活性位点。此外，Mo2C/MoC与CNT之间的强化学键合增强了催化剂的机械强度，使其在高电流密度下仍然保持优异的稳定性。

关键观点5: 应用前景

本研究为开发高效、稳定的非贵金属HER催化剂提供了新的思路和方法，有望应用于大规模的电解水制氢。该催化剂的优异性能为其在实际应用中的广泛应用提供了可能性。

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