中国科学院深圳先进技术研究院材料所（筹）光子信息与能源材料研究中心马明研究团队在电催化全水分解研究方面获得进展。相关成果以Surface excited MoO2 to master full water splitting（《利用表面激活的二氧化钼进行全水分解研究》）为题，发表于电化学领域重要期刊Electrochimica Acta（Electrochimica Acta, 2020, 359, 136929, IF: 6.215）。中国科学院深圳先进技术研究院马明副研究员与湘潭大学谢淑红教授、南方科技大学李江宇教授为共同通讯作者。
电化学水分解，包含阴极还原反应和阳极氧化反应，因其高效的催化制氢特点备受关注。稀有贵金属相关催化剂虽然性能优越，但昂贵的价格及材料的稀少限制了其在大宗制造及产业化上的应用。因此，低成本、催化能力强的替代催化剂材料亟待开发。近年来，钼基材料被大量作为廉价电催化水分解催化剂，其中，具有金红石结构的MoO2因其低成本、高金属电导率和优越的稳定性成为极具潜力的双功能电催化剂研究对象。然而，由于制备的MoO2催化活性相对较低，因此需要进行适当的修饰，以改善其固有的电化学性质，并创造更多的表面活性位点，从而提升其电催化转化效率。
在此，研究团队报道了一种由水热反应在泡沫镍上制备的具有纳米片结构的MoO2基电催化剂，采用不同浓度的联氨溶液对MoO2纳米片进行后处理，在其表面引入氧空位，从而促进其在析氢反应（HER）和析氧反应（OER）反应中的电化学性能。在氧空位的作用下，对于HER反应，优化后的MoO2表现出相对较低的起始电位，为?60 mV vs RHE；对于OER反应，在1.6 V vs RHE电压条件下，电流密度可达到85 mA cm?2。MoO2表面的氧空穴加速了氢气生成过程中的电子转移，同时提高了表面的析氧反应活性。该后处理工艺为提高电催化剂性能提供了有效的策略。
该工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金及深圳市科创委等项目的支持。链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468620313220
图：MoO2纳米片合成及表面后处理示意图，XPS图谱及高倍TEM扫描图像。
