新型多孔钼基材料用作析氢反应电催化剂

氢气是一种理想的可替代化石燃料的高效清洁能源，如何大量地、低成本的制备和存储氢气是目前的研究热点。其中，电解水制氢是高效且环境友好的可行办法。但电解水制氢所需的铂基催化剂因其价格昂贵限制了它的工业化生产。因此，寻找高效、生产成本低的非贵金属电催化剂是提高析氢反应效率的关键。科研工作者们发现非贵金属的硫化物、碳化物等材料是很好的析氢反应电催化剂，但它们的制作工艺复杂，成本高，难以工业化。因此，制备简单高效的电催化剂是该领域的研究热点之一。

南京师范大学兰亚乾课题组与中国科学技术大学俞书宏教授课题组合作，巧妙地利用多酸基金属-有机骨架/石墨烯复合材料作为前驱物，通过简单的一步高温煅烧直接得到了多孔的磷掺杂的碳包覆的二氧化钼和还原石墨烯复合材料(MoO2@PC-RGO)。多酸基金属-有机框架材料兼具金属-有机骨架化合物和多酸的优点。金属-有机骨架材料提供规则排列的有机碳，多酸提供普通金属-有机骨架材料很少含有的Mo源。多酸规则的排列在金属-有机骨架的孔道中，有机配体的支撑和隔离可以有效避免金属纳米粒子的团聚，易于制备均匀的小尺寸纳米材料。有效提高了电催化剂的活性和稳定性。因此，MoO2@PC-RGO用作析氢反应的电催化剂，表现出与铂基催化剂接近的催化性能，是目前最好的非贵金属催化剂之一。而且这种材料易大量合成且制备成本低，有利于大规模生产，有望取代工业上的铂基催化剂。该工作为设计合成新型高性能催化剂，理解结构和性能的关系提供了新的思路。

这一研究成果发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上。论文被杂志主编选为热门文章(Hot paper)。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201505691/abstract