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[原创]吉林大学卢晓峰教授：镍-碳化钼纳米粒子碳纤维复合纳米材料用于双功能电催化剂（2018-11-21 16:13:44）

标签：催化剂 静电纺丝  

易丝帮讯 近日，吉林大学卢晓峰教授等人公开发明一种镍-碳化钼纳米粒子/碳纤维复合纳米材料、制备方法及其在电催化析氢或析氧中的应用，属于非贵金属基碳纤维复合纳米材料可控制备技术领域。该发明利用静电纺丝技术、空气氛围低温煅烧以及氩气氛围高温煅烧三个步骤，制备了镍-碳化钼纳米粒子/碳纤维复合纳米材料。复合材料整体以纤维形貌存在，镍纳米粒子和碳化钼纳米粒子均匀分布在碳纤维的内外。本方法成本低廉、简单易行、可实现大规模工业化应用。该发明制备的镍-碳化钼纳米粒子/碳纤维复合纳米材料作为电催化水分解双功能电催化剂，展现出了优异的催化活性，实现了高效制备无污染的氢能源，为应对日益严重的环境问题提出了新的策略，具有重要的实际应用价值。

氢气作为可再生替代能源具有清洁、高效、无污染的优势。电化学水分解可产生高纯氢气，其分为析氢(HER)和析氧(OER)两个半反应，然而大部分析氧反应都在碱性环境下进行，因此开发碱性析氢电催化剂至关重要。铂(Pt)基贵金属催化剂是公认的活性最高的析氢催化剂，然而其储量稀少、价格昂贵、易被OH-毒化，阻碍了其广泛应用。因此，亟需开发非贵金属碱性析氢催化剂。

金属Ni是典型的碱性析氢催化剂，其价格低廉且具有最佳的OH-Ni2+δ(0≤δ≤1 .5)，有利于吸附中间产物，降低过电位。然而Ni纳米粒子在强酸强碱环境中容易腐蚀和钝化，稳定性较差。最近，碳化钼(Mo2C)因其制备过程无毒，宽pH值适应性以及具有和Pt族金属相同的d带电子结构等特性使其成为是一种有潜力的析氢催化剂。但是其导电性较差，界面反应动力学缓慢，单独Mo2C的催化性质还是远不及Pt基材料。将Ni和Mo2C化学耦合可将HBE调整到适中的值，从而平衡了氢吸附和解析之间的热力学，提升了析氢催化活性。该发明的目的是提供一种具有高效水分解双功能的非贵金属电催化剂镍-碳化钼纳米粒子/碳纤维复合纳米材料、制备方法及其在电催化析氢析氧中的应用，以解决贵金属催化剂价格昂贵，稳定性较差无法大规模使用的问题。

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图1：800℃下制备的Ni/Mo2C-CNFs-800复合纳米材料的扫描电镜照片。

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图2：800℃下制备的Ni/Mo2C-CNFs-800复合纳米材料的透射电镜照片。

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图3：800℃下制备的Ni/Mo2C-CNFs-800复合纳米材料的拉曼光谱。

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图4：800℃下制备的Ni/Mo2C-CNFs-800复合纳米材料的X射线衍射谱图。

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图5：Ni/Mo2C-CNFs-800复合纳米材料催化剂对析氢过程的极化曲线(j vs V)表征图。

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图6：Ni/Mo2C-CNFs-800复合纳米材料催化剂对析氧过程的极化曲线(j vs V)表征图。

该方法成本低廉、简单易行、可实现大规模工业化应用。该发明制备的镍-碳化钼纳米粒子/碳纤维复合纳米材料作为电催化水分解双功能电催化剂，展现出了优异的催化活性，可大大减小水分解反应所需的过电位，实现了高效制备无污染的氢能源，为应对日益严重的环境问题提出了新的策略，具有重要的实际应用价值。

附：专利信息

专利名 一种镍-碳化钼纳米粒子碳纤维复合纳米材料、制备方法及其应用

申请公布号 CN 108823600 A

申请公布日 2018.11.16

申请号 201810705362 .9

申请日 2018 .07 .02

申请人 吉林大学

发明人 卢晓峰　李美璇　王策

链接地址：http://www.espun.cn/news/detail-541.html

文章来源：易丝帮