Синтез in situ гибридов сэндвичевой структуры из полых нанотрубок β-Mo₂C и легированных азотом углеродных нанолистов в бинарном расплаве солей для реакции выделения водорода

Целенаправленный поиск электрокатализаторов на основе распространённых в природе, экономичных и не содержащих благородных металлов материалов с высокой эффективностью в реакции выделения водорода (HER) имеет большое значение для крупномасштабного и эффективного электролиза воды. В настоящей работе с использованием стратегии бинарного расплава NaCl–KCl (MS) разработан и получен композит сэндвичевой структуры (обозначенный как MS-Mo₂C@NCNS), состоящий из полых нанотрубок β-Mo₂C (HNT) и легированных азотом углеродных нанолистов (NCNS). Для такого трёхмерного иерархического каркаса предположительно предложен механизм формирования, доминируемый температурой, на основе эффекта Киркендалла. Благодаря привлекательной структуре и синергии компонентов MS-Mo₂C@NCNS раскрывает больше эффективных активных центров, обеспечивает высокую структурную стабильность и демонстрирует значительную электрокаталитическую активность и стабильность в реакции выделения водорода, достигая плотности тока 10 мА·см⁻² при перенапряжении всего 98 мВ в 1 М KOH. Расчёты в рамках теории функционала плотности указывают на синергетический эффект между нанотрубками Mo₂C и NCNS, приводящий к улучшенному переносу электронов и подходящим свободным энергиям адсорбции H* (ΔG_H*) на поверхности электроактивного Mo₂C. Более того, представленная методика синтеза с использованием расплава солей открывает значительные перспективы для коммерческой разработки высокоактивных электрокатализаторов без благородных металлов для эффективного выделения водорода.