无金属h-BN/碳纳米洋葱异质结构电催化剂在酸性介质中具有增强的氢气演化活性 Shakeelur Raheman, Khursheed B. Ansari 和 Nilesh Salunke

《Catalysts》：Metal-Free h-BN/Carbon Nano-Onion Heterostructure Electrocatalyst with Enhanced Hydrogen Evolution Activity Under Acidic Media Shakeelur Raheman, Khursheed B. Ansari and Nilesh Salunke

　　

摘要

开发有效的无金属电催化剂用于酸性氢气演化是一个挑战，因为需要同时优化催化活性和电子导电性。在这里，通过将层状六方氮化硼与导电碳纳米洋葱（CNO）结合，制备了h-BN/碳纳米洋葱（CNO）杂化电催化剂，以生成适合氢气演化反应（HER）的界面。XRD、SEM/TEM和STEM-EDS的结构表征证实了h-BN层与准球形CNO结构之间的紧密接触。同样，XPS揭示了富含B–N的框架以及B–C/C–N界面环境和与氧相关的缺陷位点。在所制备的组合物中，h-BN/CNO20电催化剂在0.5 M H₂SO₄条件下表现出最佳的HER性能，其在5 mA cm^?2电流下的过电位约为270 mV，塔菲尔斜率为76 mV dec^?1，并且具有15小时的稳定计时电流行为。电催化活性的提高归因于CNO网络中的电荷传输增强、h-BN层重新堆叠的抑制、界面位点的增加暴露以及B–N/C异质结上的电荷重新分布。这些发现表明h-BN/CNO20是该系列中的最佳组合物，并证明了氮化硼与弯曲石墨纳米碳之间的异质界面工程是开发无金属HER电催化剂的一种有前景的策略。然而，需要使用非铂对电极进行进一步验证以确认其内在的催化活性。