【摘 要】
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当今世界,氢气因其来源丰富、储存密度大、零污染等优点逐渐代替化石燃料成为一种新型能源。电催化水解作为大规模制氢方式之一,具有清洁、可持续的优点。然而电催化水分解反应最大的挑战在于如何合成和利用高效催化剂。Pt基催化剂虽具有优异的催化性能,但其高成本和稀缺性严重制约着其在析氢方面的应用。因此开发来源充足、经济有效的非贵金属催化剂已成为一项重要课题。而近年来,过渡金属碳化物（TMC）以其类似于铂基催化
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当今世界,氢气因其来源丰富、储存密度大、零污染等优点逐渐代替化石燃料成为一种新型能源。电催化水解作为大规模制氢方式之一,具有清洁、可持续的优点。然而电催化水分解反应最大的挑战在于如何合成和利用高效催化剂。Pt基催化剂虽具有优异的催化性能,但其高成本和稀缺性严重制约着其在析氢方面的应用。因此开发来源充足、经济有效的非贵金属催化剂已成为一项重要课题。而近年来,过渡金属碳化物（TMC）以其类似于铂基催化剂的d带电子结构,逐步成为贵金属催化剂的理想替代。碳化钼作为代表性的TMC材料,因其成本低、稀土丰度高、类铂性质等优点而备受关注。但是碳化钼在高温制备过程中往往会出现颗粒团聚、导电性差和比表面积小等问题,从而影响其活性。针对这些问题,本文提出一种简单、廉价且可扩展的生物质衍生碳化物制备策略,用于制备具有多结构、多形态和多功效的Mo2C基催化剂。研究内容和结论如下:（1）采用简单的水热和退火法,通过调控生物质碳（柚子皮纤维）源与钼酸铵的原料比,设计制备了Mo O2/Mo2C和碳基体相耦合的电催化剂。该催化剂的多结构体现在独特的Mo O2/Mo2C异质结构、花簇状多孔结构以及丰富的石墨化碳结构,碳化钼纳米颗粒高分散在碳载体上。当电流密度为10 m A cm-2时,MOMC/GC-2在碱性和酸性介质下的过电位分别为143和180 m V,Tafel斜率分别为63.4和83.4 m V dec-1,并经2000圈扫描和12 h连续电解后,催化剂具有较高的稳定性,表现出好的电催化析氢性能。（2）采用钼盐浸渍法和热解法,通过控制钼酸铵的添加量,设计合成了莲藕衍生碳负载Mo O2/Mo2C复合物。由MOMC/NC材料的纳米带-纳米片组合形态、莲藕碳的杂化形态及氮原子的掺杂形态构成该催化剂的多形态结构。结果表明,制备的催化剂（MOMC/NC-0.20）具有优异的性能,在碱性和酸性介质中,分别仅需138和169 m V的低过电位即可驱动10 m A cm-2的电流密度,塔菲尔斜率分别仅为56.7和62.5 m V dec-1,该材料在2000次循环后保持高稳定性,意味着Mo O2/Mo2C/NC材料是一种潜在的催化剂材料。（3）采用活化辅助合成策略,通过改变活化剂量制备了莲藕碳负载的N掺杂多孔片状Mo2C材料。活化后的催化剂（MC/KNC-0.5）具有较大的比表面积(120.6 m~2 g-1)及丰富的介孔结构,在高电流密度下(j=200 m A cm-2)显示了较低的过电位（240 m V）,明显优于相同电流密度下20%Pt/C的性能（315 m V）,这取决于N掺杂Mo2C的多孔结构和表面性质,这种生物质衍生碳基碳化钼催化剂在电催化析氢反应中有着重要的应用价值。
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