Small Methods: 微波辅助超快制备高性能碳负载碳化钼电析氢催化剂

碳化钼具有类贵金属的表面电子结构状态，且价格相对低廉，作为贵金属催化剂(Pt、Pd等)的替代品广泛用于一系列的催化反应过程，包括：烷烃异构化、油品加氢脱硫/脱氮、费托合成、电催化析氢等。迄今为止，制备碳化钼催化剂的主要方法包括程序升温还原法、化学气相沉积法、金属络合物热解法等，但这些传统的制备方法之工艺较为复杂、步骤繁琐、耗时较长，其中部分工艺还需要使用易燃气体(CH4/H2或C2H4/H2)。因此，有必要开发一种更加简单的工艺，实现高性能碳化钼催化剂的安全、快速和绿色化可控制备。

近日，大连理工大学邱介山教授团队开发了一种微波辅助超快制备高性能碳负载碳化钼催化剂的新技术，该方法具有绿色环保、工艺简单、安全高效、能耗低等优点。他们用钼酸铵溶液浸渍碳载体，经微波照射处理，即得到碳负载碳化钼的电催化剂。此方法有很好的普适性，适用于多种碳载体，包括：石墨烯、碳纳米管、商业化炭黑和碳纤维等。在催化剂的制备过程中，碳载体材料具有双重功能，既作为吸波介质促进材料的原位快速加热，又作为形成Mo2C的碳源。在微波照射过程中，碳材料内部的电子快速往复运动产生焦耳热，致使碳材料快速升温，进而引发钼酸铵的原位分解；随着温度的升高，碳载体中的碳原子原位扩散，进而形成Mo2C颗粒。该工作系统研究并比较了多种碳载体在合成碳化钼过程中的作用与功能，探究了碳负载Mo2C催化剂的电析氢性能及调控策略。以自支撑碳纤维为载体，实现了碳负载Mo2C颗粒（Mo2C/CF）的快速可控制备，微波照射时间仅需10s，以Mo2C/CF为电催化析氢催化剂，在碱性条件下，达到10 mA cm-2的过电势仅为161 mV；而且，在大电流密度下，表现出了优于商业Pt片的催化活性。微波辅助超快制备高性能碳负载碳化钼催化剂的这一技术，具有很好的发展空间，前景值得期待。

相关研究近期以“Microwave‐Assisted Ultrafast Synthesis of Molybdenum Carbide Nanoparticles Grown on Carbon Matrix for Efficient Hydrogen Evolution Reaction” 为题，在线发表在Small Methods上 (DOI: 10.1002/smtd.201900259)。论文一作是博士生黄华伟，通讯作者是大连理工大学于畅教授和邱介山教授。

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