Mo₂C/MXene@NC复合材料的制备及电解水制氢性能

摘要

开发低成本、高性能的析氢反应（HER）电催化剂是实现电解水制氢规模化的关键。本文以MXene（Ti₃C₂T_x）为导电基底，以2-甲基咪唑和钼酸铵为原材料，通过室温溶液沉积制备出Mo-MOF/MXene前驱体，然后在Ar气氛下退火制得Mo₂C/MXene@NC复合催化材料。SEM和TEM表征结果表明MXene具有层状结构，大的比表面积为Mo₂C纳米点在MXene表面均匀分散提供了基础，且进一步增加了活性位点，同时Mo₂C与导电性优良的MXene强耦合，调节了复合材料的电子结构，促进电子的转移，从而提升了催化性能。另外，Mo-MOF在MXene表面的原位沉积及转化的NC材料也确保了MXene结构在高温下的稳定性。实验结果显示，在600℃温度下制备的Mo₂C/MXene@NC催化剂，在1 mol·L^-1 KOH溶液中显现出了优异的HER性能，在电流密度为10 mA cm^-2时的过电位为210 mV,Tafel斜率为180 mV dec^-1,并能在16 h内保持催化剂性能的稳定性。本实验不仅提供了一种高活性钼基HER催化剂的制备策略，而且为高温合成MXene基纳米复合材料开辟了途径。

关键词

Mo-MOF / MXene / 电催化 / 析氢反应