孟祥超教授 Nano Energy观点：非晶/结晶的MoOx/Co(OH)2界面处重构Co-O-Mo位点用于高活性电解海水制氢

第一作者：孙建鹏

通讯作者：孟祥超*

单位：中国海洋大学

电催化海水裂解是近年来研究的热点。寻求高活性海水基电催化剂的设计，对于降低基础科学与行业期望之间的差距尤为重要。近年来，作为优异的电催化产氢催化剂的候选者，钼基催化剂由于其高的导电性和活性受到了广泛的研究。然而，在碱性条件下，特别是大电流密度下，钼基催化剂的活性极易受到钼溶解的影响。因此，开发一种新型的合成方法去解决钼溶解的问题对于高效钼基电催化剂合成十分重要。在此，我们利用Mo的溶解现象，制备了一种具有高活性和耐腐蚀性的非晶/结晶的MoO_x/Co(OH)₂电催化剂(MoO_x/Co(OH)₂/NF)。

值得注意的是，Mo的溶解加速了催化剂的自重构过程，有利于生成高效稳定的Co-O-Mo物种。同时，原位形成的MoO₄^2-和Co(OH)₂可以抑制金属离子和Cl^-对O活性物质的破坏。总之，本研究可为制备高活性、耐腐蚀的电催化剂提供新的途径，并进一步发展工业制氢。

近日，来自中国海洋大学的孟祥超教授，在国际知名期刊Nano Energy上发表题为“Reconstruction Co-O-Mo in amorphous-crystalline MoO_x/Co(OH)₂ interface for industry-level active and stable electrocatalytic seawater hydrogen evolution”的文章。该文章利用催化剂的子重构过程，实现了高活性和耐腐蚀性的非晶/结晶的MoO_x/Co(OH)₂/NF电催化剂的制备。该研究可为制备高活性、耐腐蚀的电催化剂提供新的思路，并进一步发展工业制氢。

如图2所示，我们采用简单的三步合成策略，在泡沫镍上合成了高效和耐腐蚀的MoO_x/Co(OH)₂/NF电催化剂。该催化剂表现出了片状的结构和非晶/结晶的界面。

为了进一步探索MoO_x/Co(OH)₂/NF的重构过程，MoO₂/Co(OH)₂/NF在-0.07 V (vs. RHE)下的I-t曲线被测试。可以看出，MoO₂/Co(OH)₂/NF的电流密度在2h内表现出性能增强的过程，之后保持稳定。这表明在Mo的重构过程可以促进MoO_x/Co(OH)₂/NF结构中高反应性的Co-O-Mo物种的形成，提高其活性。原位的拉曼表征可以证实MoO₄^2-和Co(OH)₂的存在。

Reconstruction Co-O-Mo in Amorphous-Crystalline MoO_x/Co(OH)₂ Interface for Industry-Level Active and Stable Electrocatalytic Seawater Hydrogen Evolution

孟祥超，男，中国海洋大学化学化工学院教授、博士生导师。本科毕业于中国海洋大学，硕士和博士毕业于加拿大渥太华大学。之后，作为兼职助理教授在加拿大渥太华大学任教，以博士后的身份在加拿大滑铁卢大学从事研究工作。2019年全职加入中国海洋大学。主要研究方向：光电催化裂解海水制氢；光催化/电催化CO2还原、固氮及新型光电催化反应器设计及开发。在AIChE J., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Energy, Appl. Catal. B Environ., Mater. Horiz. 等学术刊物上发表学术论文80余篇。

孙建鹏，男，中国海洋大学化学化工学院在读博士生。主要研究方向为新型电催化裂解海水制氢催化剂的设计与合成。以第一作者身份在Nano Energy, Appl. Catal. B Environ., Mater. Horiz., J. Mater. Chem. A等期刊发表学术论文10多篇。

课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/Meng_Xiangchao。

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