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含硼烯水裂解催化剂：从MoS2到MoB2，不止是S变为了B！

来源: X-MOL 2017-07-27 16:22:08

发展水裂解制氢的关键技术之一是催化材料的革新。在过去10年里，非贵金属水裂解催化剂的研发已经取得了一系列重要进展。其中，最经典的水裂解析氢催化剂MoS2得到了广泛的研究。MoS2具有层状二维晶体结构，作为电催化剂，其显著的缺点是导电性差和活性位密度低。

针对MoS2材料的结构特性和存在的问题，吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室的邹晓新（点击查看介绍）课题组与吉林大学的陈巍（点击查看介绍）课题组、朱品文（点击查看介绍）课题组以及罗格斯大学Asefa（点击查看介绍）课题组合作，系统研究了多个三维结构Mo-B相（α-MoB2、β-MoB2、MoB、Mo2B）的高温高压合成、结构解析与水裂解析氢性质。其中，含有硼烯亚单元结构的α-MoB2表现出最优的催化性能。他们在研究中发现：（1）α-MoB2材料具有优异的电子传导能力，与贵金属Pt相当（电阻比较：α-MoB2, 6.6 ± 1.7 × 10-7 Ω•m; Pt, 1.1 × 10-7 Ω•m）；（2）α-MoB2理论模型表面析氢活性位点的密度和活性甚至高于Pt（111）表面；（3）α-MoB2表现出很高的交换电流密度（0.132 mA/cm2），略低于Pt/C催化剂（0.989 mA/cm2），比MoS2材料高出1-2个数量级；（4）α-MoB2可以在较小的过电势下（334 mV）获得实际应用中期许的1000 mA/cm2 级电流密度。

（a）MoS2与α-MoB2的晶体结构对比；（b）α-MoB2、MoS2和Pt析氢活性位点活性与密度的比较；（c）α-MoB2与Pt/C催化活性的比较

催化

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