在质子交换膜（PEM）电解过程中，HER面临的挑战主要集中在开发高效、经济、稳定的无贵金属阴极电催化剂。研究发现，天然氢化酶和固氮酶是催化HER的有效催化剂，其活性位点由储量丰富金属（如Fe，Ni和Mo）的（双）金属硫化物簇组成。
近日，法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学Vincent Artero报道了一种用于析氢反应（HER）的仿生非贵金属双金属铁-钼硫化物电催化剂的合成和表征。
文章要点
1）研究人员通过在惰性和还原性气氛下在炉中进行微波辐射或热处理的可扩展合成方法得到了双金属硫化铁钼材料。研究发现，微波辐射和热处理分别直接影响材料的结构和成分。在微波合成方法中加入的少量铁促进了非晶态FeMoS(mw)的性能。相比之下，晶体结构中加入的较高数量的铁则阻碍了热处理获得的催化剂的催化活性。
2）研究人员将这些电催化剂与碳材料（CNTs、Vulcan）相结合，结果显示，复合材料电催化剂在酸性介质中表现出优异的HER活性，因此可用作PEM电解槽单电池中的阴极催化剂。
3）实验结果显示，与贵金属Pt催化剂相比，这些新型的无贵金属复合材料电催化剂只需要大约300 mV的附加电压，并在工作中表现出相当的稳定性。
Adina Morozan, et al, Nonprecious Bimetallic Iron−Molybdenum Sulfide Electrocatalysts for the Hydrogen Evolution Reaction in Proton Exchange Membrane Electrolyzers, ACS Catal. 2020
DOI: 10.1021/acscatal.0c03692
https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c03692