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含硼烯水裂解催化劑：從MoS2到MoB2，不止是S變為了B！

來源: X-MOL 2017-07-27 16:22:08

發展水裂解制氫的關鍵技術之一是催化材料的革新。在過去10年里，非貴金屬水裂解催化劑的研發已經取得了一系列重要進展。其中，最經典的水裂解析氫催化劑MoS2得到了廣泛的研究。MoS2具有層狀二維晶體結構，作為電催化劑，其顯著的缺點是導電性差和活性位密度低。

針對MoS2材料的結構特性和存在的問題，吉林大學無機合成與制備化學國家重點實驗室的鄒曉新（點擊查看介紹）課題組與吉林大學的陳?。c擊查看介紹）課題組、朱品文（點擊查看介紹）課題組以及羅格斯大學Asefa（點擊查看介紹）課題組合作，系統研究了多個三維結構Mo-B相（α-MoB2、β-MoB2、MoB、Mo2B）的高溫高壓合成、結構解析與水裂解析氫性質。其中，含有硼烯亞單元結構的α-MoB2表現出最優的催化性能。他們在研究中發現：（1）α-MoB2材料具有優異的電子傳導能力，與貴金屬Pt相當（電阻比較：α-MoB2, 6.6 ± 1.7 × 10-7 Ω?m; Pt, 1.1 × 10-7 Ω?m）；（2）α-MoB2理論模型表面析氫活性位點的密度和活性甚至高于Pt（111）表面；（3）α-MoB2表現出很高的交換電流密度（0.132 mA/cm2），略低于Pt/C催化劑（0.989 mA/cm2），比MoS2材料高出1-2個數量級；（4）α-MoB2可以在較小的過電勢下（334 mV）獲得實際應用中期許的1000 mA/cm2 級電流密度。

（a）MoS2與α-MoB2的晶體結構對比；（b）α-MoB2、MoS2和Pt析氫活性位點活性與密度的比較；（c）α-MoB2與Pt/C催化活性的比較

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