先进能源材料化学教育部重点实验室（南开大学） Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry, Ministry of Education (Nankai University)

由于热力学上不利的特性，调节具有优良电子结构的富氮氮化物以提高其制氢活性具有挑战性。近日，南开大学Lifang Jiao，复旦大学Fang Fang等通过氨退火工艺制备了金属Co和富氮氮化物（Co-Mo₅N₆）超薄异质结材料，并将其用作析氢反应（HER）稳健的电催化剂。

本文要点：

1）密度泛函理论模拟和实验表明，所获得的Co-Mo₅N₆材料富氮相和Co之间具有电子重新分布，具有更负的H₂O吸附能，从而降低了随后的解离能垒（0.05 eV），并优化了H*的吸附（ΔGH* = 0.1 eV）。

2）Co-Mo₅N₆超薄异质结材料通过纳米片（≈1.2nm）构筑单元连接，其构筑单元具有足够的间隙空间，开放和连通的通道，以及强大的毛细作用力，可加速传质和增强导电性。

3）实验表明，Co-Mo₅N₆具有出色的HER活性，在10 mA cm^-2的电流密度下，过电势为19 mV，Tafel斜率为29.0 mV dec^-1。此外，实现1000 mA cm^-2的高电流密度，所需的过电势仅为280 mV，优于商用Pt/C。

该工作不仅增进了对富氮氮化物的催化活性和电子再分布的理解，而且提出了设计其它富氮金属氮化物（例如W₂N₃，Ta₅N₆）的新策略。

Fei Lin, et al. Electrocatalytic Hydrogen Evolution of Ultrathin Co‐Mo₅N₆ Heterojunction with Interfacial Electron Redistribution. Adv. Energy Mater., 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002176

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202002176