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2019年6月6日，国际权威能源材料期刊Advanced Materials在线刊发了课题组与新加坡南洋理工大学楼雄文教授的最新研究成果——《限域在多孔氮掺杂碳十二面体的超细双相过渡金属碳化物纳米晶及电化学析氢性能调控》(Ultrafine Dual-Phased Carbide Nanocrystals Confined in Porous Nitrogen-Doped Carbon Dodecahedrons for Efficient Hydrogen Evolution Reaction)。新加坡南洋理工大学卢雪峰博士为论文的第一作者，新加坡南洋理工大学楼雄文教授为通讯作者，北京化工大学于乐教授参与研究。
图1.双相过渡金属碳化物的制备过程示意图
过渡金属碳化物被广泛用作电催化剂用于替代贵金属制备清洁能源氢气。其中，碳化钼和碳化钨是目前研究最多的两种碳化物，但常规的气相沉积、金属化合物/碳混合物热解等合成方法往往需要经历高温的煅烧，而且这些煅烧过程中往往缺少对碳化物纳米颗粒的保护和限域，因此不可避免地会造成碳化物纳米颗粒的不可控生长、团聚和烧结，从而导致活性位点的掩蔽，电化学性能的低劣。在本工作中，课题组采用离子交换的方法，成功合成了限域在多孔氮掺杂碳十二面体(PNCDs)的超细碳化物纳米晶，且实现了对碳化物物相及组成的有效控制（图1）。均匀分布的超细纳米晶有利于活性部位的暴露；PNCDs利于电荷转移并保护纳米晶体不团聚;此外，MC和M2C之间的强耦合相互作用提供了有利于水的解离和氢的脱附的活性位。
图2.碳化产物的电化学析氢反应性能的表征
实验结果表明，与单相MC/PNCDs或M2C/PNCDs相比，双相MC-M2C/PNCDs表现出更高的HER活性（图2）。本工作为通过纳米结构和组成工程来探索高效的电催化剂提供了一种新的可行策略。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201900699
