研究背景
氢气是一种具有高能量密度且环境友好的清洁能源，在产生氢的多种方法中，电解水制氢是一种非常有应用前景的技术。通过析氢反应（HER）的电催化水分解已经获得越来越多的关注。
反应中间态的吉布斯自由能对于整个析氢反应有着重要的影响，催化剂对于调控反应吸附自由能起到关键作用。但目前具有较好析氢性能的催化剂均为贵金属（如Pt），非金属材料性能仍较差。过去研究中通过N掺杂的方式对于非金属碳基催化剂的性能进行调控，但效果甚微。
成果速览
近日，中国科学技术大学的陈乾旺教授团队报道了电催化析氢的最新研究成果。该研究采用MOF材料（Cu-BTC）作为前驱体，通过煅烧和溶剂热处理制备新型的双N原子掺杂碳材料，并用于酸性条件下高效析氢。
研究发现，该催化剂在CV循环后形成双石墨N掺杂到类石墨烯晶格的六元环碳材料中。与两个相邻的石墨N键合的碳原子是反应中的活性位点，该键合方式有利于增强H在C原子上的吸附并将HER的吉布斯自由能（△GH*）降低到接近于0，从而提高催化活性。
该成果以“Dual Graphitic-N Doping in One Six-member C-ring of Graphene Analogous Particles Enabled an Efficient Electrocatalyst toward Hydrogen Evolution Reaction”为题发表在国际期刊Angewandte Chemie International Edition 上。
图文导读
图1 催化剂合成示意图
图2 催化剂形貌与元素分布
图3 催化剂精细结构表征-XPS和XANES
图4 催化剂酸性条件下HER性能
图5 催化剂精细结构表征-XANES和EXAFS
图6催化剂氢吸附自由能计算及模型
文献信息
Dual Graphitic-N Doping in One Six-member C-ring of Graphene Analogous Particles Enabled an Efficient Electrocatalyst toward Hydrogen Evolution Reaction
(Angewandte Chemie International Edition ，，DOI: 10.1002/anie.08210)原文链接/10.1002/anie.08210免责声明：本文资讯编译自学术期刊最新动态，以传播知识、有益学习和研究为宗旨，相关工作与本公众号无关， 如内容有误，请批评指正。
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