一、研究背景

應(yīng)對氣候變化，減少碳排放，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型，加快綠色能源的生產(chǎn)和發(fā)展，緩解氣候變化的不利影響，減少經(jīng)濟(jì)社會損失。作為氫能的基礎(chǔ)，涉及其生產(chǎn)和利用的電催化水分解自然成為人們關(guān)注的焦點。對于陰極析氫反應(yīng)，值得注意的材料（如pt基）催化劑被證實具有優(yōu)異的性能。另一方面，OER創(chuàng)造的巨大潛力影響著生產(chǎn)能力。貴金屬基材料（Ru/IrO2）對氧的生成仍然表現(xiàn)出最高的催化活性。然而，重要原料的巨大消耗阻礙了水的分解。由于過渡金屬化合物（TMCs）的豐富度和優(yōu)異的性能，它們作為雙功能電催化劑得到了廣泛的研究。

不同的電極會影響水裂解反應(yīng)，以堿性溶液為條件進(jìn)行能量演化是最具商業(yè)化和可行性的策略。在過去的幾年里，過渡金屬催化劑，如鎳、鈷、鐵、銅和鉬，已被證明具有可調(diào)的電子、形態(tài)、吸附和結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使它們成為貴金屬催化劑的有希望的替代品[19,20]。特別是鉬酸鹽金屬化合物具有無毒、低成本、良好的電化學(xué)活性等顯著的理想性能，并已在一些領(lǐng)域得到應(yīng)用。如以往的報道所示，通過CoO/MoOx催化劑得到的CoMoO4只需要在電流密度為10 mA cm−2的低過電位。由于雙功能催化在水裂解中很重要，CoMoO4也被認(rèn)為是一種選擇，因為具有以上優(yōu)點。從商業(yè)化的角度來看，開發(fā)一種具有成本效益的合成催化劑策略勢在必行。靜電紡絲是一種可控的方法，涉及在電場和紡絲的作用下形成聚合物和可溶解材料射流的過程。熱處理后，犧牲聚合物模板，得到纖維結(jié)構(gòu)均勻的材料；電荷和氣體輸運(yùn)交聯(lián)結(jié)構(gòu)路線的排序可以提高水的裂解效率。

基于以上考慮，我們通過靜電紡絲設(shè)備和后處理的方法合成了CoMoO4納米纖維。通過長時間的電化學(xué)測試，CMO-650催化劑性能穩(wěn)定，在HER中顯示低過電位為80 mV，電流密度為10 mA cm-2。值得注意的是，CMO-650納米纖維的催化性能需要在50 mA cm−2下的過電位為370 mV，比其他簡單的氧化物要小。此外，在50 mA cm−2的電流密度下，它在堿性電極上具有80小時的優(yōu)異穩(wěn)定性。這主要是由于不同金屬元素之間的協(xié)同作用，導(dǎo)致CMO的活性超過單一氧化物。這項工作證明了雙金屬氧化物在水分解方面的前景。

二、摘要

為了改善傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)和資源消耗，加快發(fā)展清潔和綠色的裝配線非常重要。氫被認(rèn)為是最理想的選擇之一。通過分水制氫的方法是最具吸引力的研究。我們通過電紡絲設(shè)備和不同溫度的后熱處理合成了 CoMoO4 納米纖維。CoMoO4 納米纖維在氫進(jìn)化反應(yīng)（HER）中表現(xiàn)出卓越的活性，只需要 80 mV 的過電位就能達(dá)到 10 mA cm-2 的電流密度。特別是，CoMoO4 催化劑在 1 M KOH 中的氧進(jìn)化反應(yīng)（OER）中也表現(xiàn)出色，而氧進(jìn)化反應(yīng)是一個更復(fù)雜的過程，需要額外的能量才能啟動。CoMoO4 納米纖維在多次 CV 循環(huán)中也表現(xiàn)出了卓越的穩(wěn)定性，并在計時器測試中保持了長達(dá) 80 小時的催化活性。這主要?dú)w功于不同金屬元素之間的協(xié)同作用，使 CoMoO4 的活性超越了單一氧化物。這種方法證明，雙金屬氧化物在能源生產(chǎn)方面大有可為。

三、結(jié)論

綜上所述，我們以靜電紡絲氈為前驅(qū)體，在空氣中選擇性煅燒，構(gòu)建了不同的納米纖維。結(jié)果表明，CMO-650在10 mA cm-2的電流密度下具有良好的活性和穩(wěn)定性。此外，我們在OER測試中發(fā)現(xiàn)CMO-650具有良好的電化學(xué)性能，因為它的一維結(jié)構(gòu)可以有效地結(jié)合電解質(zhì)進(jìn)行快速傳質(zhì)。50 mA cm-2的長OER測試可持續(xù)80 h。不同氧化物的電化學(xué)測試均證實了其獨(dú)特的纖維結(jié)構(gòu)和雙金屬協(xié)同作用優(yōu)于HER和OER。根據(jù)XRD，經(jīng)過HER反應(yīng)后，材料表面幾乎沒有變化，但經(jīng)過水氧化的材料呈現(xiàn)出新的物質(zhì)，這是真正提供活性的活性物質(zhì)。本工作建立了一個可操作的策略，以提供一維cmos -650材料用于雙功能電化學(xué)催化。

圖1.CMO-550、CMO-650 和 CMO-750 的 XRD 圖樣。

圖2.(a) CMO-550, (b) CMO-650, (c) CMO-750的SEM圖像。（d,e） CMO-650的TEM圖像；(f) cmos -650的HR-TEM晶格圖。

圖3.(a) CMO-650的XPS測量譜。CMO-650在(b) Co 2p, (c) Mo 3d, (d) O 1s中的XPS光譜。