Mo6Ni6C重构为碳互联的MoNi合金析氧催化剂

　　电催化分解水析氧反应（oxygen evolution reaction, OER）是太阳能化学转化技术的关键过程，但是，该反应的动力学十分缓慢，即使使用效率较高的贵金属基催化剂仍然进行缓慢，因此，开发新型的廉价、高效、稳定的OER催化剂十分重要。一般来说，金属化合物基OER催化剂的析氧活性，主要来源于材料的本征金属性以及经过原位重构后产生的表面氧化层物种。华东理工大学的杨化桂课题组设计合成了一种高效稳定的分解水电催化剂，并对材料原位重构进行了深入研究，相关的研究成果发表在2019年第6期的《Materials Horizons》上。 

　　该课题组研究人员将Mo₆Ni₆C作为前驱物进行了原位电化学处理制备OER催化剂。研究结果表明，Mo₆Ni₆C本体的大晶胞经过重构后破碎成为碳互联的MoNi合金纳米团簇，其本征金属性有效促进了电荷转移过程，并因尺寸的减小而获得了大量的活性位点；同时，研究还发现Mo₆Ni₆C晶体结构中的碳元素重构转化为无定型碳，将MoNi合金纳米团簇相互交联起来，改善了颗粒间的电荷传输。除此之外，MoNi合金纳米颗粒在原位的电化学处理过程中发生表面氧化，生成高价态Mo⁶⁺掺杂的NiOOH作为OER活性物种，进一步激活了材料的OER活性。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）1W1B-XAFS实验站获得的X射线吸收谱揭示了Mo₆Ni₆C在原位电化学过程中的结构转化。图A和C结果表明，金属态Ni在OER的过程中转变为氧化态Ni，Ni-Ni键消失，生成了Ni-O键。图B和D结果表明，随着施加电位的升高和时间的增加，Mo原子被氧化，Mo-Mo键逐渐减少直至消失，Mo-O键逐渐增多。 

　　这个研究将Mo₆Ni₆C作为产氧预催化剂用作OER反应，同时作为阴极材料实现了高效稳定的电催化全解水。10mAcm^-2电流密度需要施加的电位仅为1.47V，且能稳定200小时以上。借助同步辐射光源，该课题组进一步追踪了材料在原位电化学过程中的变化，揭示了该材料具有高性能的原因，为电化学能源转换装置的大规模应用提供借鉴。 

　　发表文章： 

　　Meng Yang Zu, Chongwu Wang, Le Zhang, Li Rong Zheng and Hua Gui Yang* Reconstructing bimetallic carbide Mo₆Ni₆C for carbon interconnected MoNi alloys to boost oxygen evolution electrocatalysis. Materials Horizons 6(2019), 115-121.