中原工学院陈思如课题组Small综述：钼基金属有机骨架衍生析氢催化剂的研究进展

第一作者：陈思如，许俊龙

通讯作者：陈思如，王方

单位：中原工学院

新型能源的开发对于当前社会的发展十分必要。电解水被认为是有发展空间的制氢方法之一，需要性能优良的催化剂材料才能保障其可持续性。析氢反应作为电解水的半反应，其缓慢的动力学制约了整体电解水效率的提升。Mo基催化剂因储量丰厚，d层电子轨道丰富，具有替代贵金属的可能性而受到广泛关注。由于金属有机骨架(MOF)的金属、配体、拓扑结构和纳米结构的多样性，被认为是制备纳米催化剂的理想前驱体。此外，MOF的高比表面积通常导致衍生物具有高孔隙率，并且MOF的形貌可以很好地被继承，从而暴露出更多的催化活性中心。Mo基催化剂具有灵活的原子组成，根据不同的合成方法，制备出了MoC，MoO，MoP，MoS，MoSe等，以及在微量贵金属元素对催化剂材料的加持下，影响了Mo原子的电子结构，对其电导率也产生了一定影响。本篇总结了近些年研究Mo基NOF衍生析氢催化剂的研究进展，对理解与解决相关问题进行了讨论，有助于接下来对Mo基催化剂的研究与发展。

近日，来自中原工学院的陈副教授在国际知名期刊Small上发表了名为“Current Progress of Mo-Based Metal Organic Frameworks Derived Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction”的综述文章。该文章从客观角度总结了Mo基催化剂的可发展性，总结了其不同制备方法（原子掺杂，异质界面，贵金属复合）在析氢方面的最新研究进展，归纳了其制备方法和调控策略，最后提出了Mo基催化剂在析氢方面的机遇与挑战。

MoC因具有良好的稳定性与导电性而广泛应用于能量转换与存储。然而传统的高温制备往往避免不了离子聚集，间接的制约了催化剂的活性。最近的研究中，在Mo-MOF的基础上进行高温制备，MOF的存在，限制了MoC的大范围迁移形成了3D MoC，大幅度增加了催化剂的原子利用率，催化剂地活性位点也进一步增加。也有相应地研究中加入了微量的贵金属Pt，同样贵金属也均匀分布在催化剂中，对催化剂地性能表现具有相当大地加持作用，催化剂表现出了优异的析氢催化性能。

MoO₂因其高导电率而被认为是有前途的催化剂，O的存在对Mo的d层电子结构有一定的影响。同样也有研究表明，微量Ru，Pt的加入大幅度增加了MoO₂催化剂材料的催化活性，贵金属的存在调整了整体催化剂的电子结构，是的催化剂对H的吸附与脱附强度都产生了变化，进而催化剂表现出了比贵金属更优异的催化性能。

MoP因其机械强度、化学稳定性、良好的导电性和类铂电子结构而备受关注。密度泛函计算表明，MoP中存在一种有效的“氢输送”通道，这表明它具有潜在的应用前景。合成的Mo-MOF前驱体进一步高温处理制备出MoP催化剂材料，使得MoP的类Pt电子结构充分发挥作用。

MoS₂与MoSe均具有类铂电子结构，但是受制于电子导电性不高，因此提高其导电性具有重要意义。MOF中的配体在后续的热解过程中转化为碳，MoS₂，MoSe与高导电性碳的结合可以提高催化剂的导电能力与电子转移能力。

Current Progress of Mo-Based Metal Organic Frameworks Derived Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction

陈思如，中原工学院副教授，青年骨干教师，硕士生导师，博士毕业于吉林大学，大连化物所博士后。主要研究方向为纳米催化材料及新型储能材料和器件的设计开发。以第一及通讯作者在Energy & Environ Mater, Small, Nano Research, J. Mater. Chem A, ChemSusChem, ChemElectroChem, Mater. Today Nano, Mater. Today Energy, Mater. Today Chem., J. Colloid Interf. Sci., Appl. Surf. Sci., J. Alloy. Compd.等国内外期刊发表SCI学术论文40余篇。

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