钼，一种通往未来氢能源的无酸途径?ARC未来低能电子技术卓越中心

三氧化钼(MoO_3.)掺杂NH₄⁺由正正交(矩形)结构变为六角形的离子

一项FLEET研究将RMIT的实验专业知识与莫纳什大学的理论建模相结合，开辟了一条高效、经济的氢生产新途径。

研究人员发现，氨掺杂的六方氧化钼(MoO_3.)显示出极有前途的电子和材料性能，可用作从水中制氢的催化剂。

由此产生的改进的电化学活性和优异的稳定性证实了该技术在未来制氢中的前景。

氢气是一种极具吸引力的替代燃料，碳中性，无破坏环境的副产品，完全可回收。

该技术的主要挑战是可持续和高效的氢气生产。

室温碱性水电解是最有前途的制氢技术之一，尽管碱性工艺对能量的要求很高(相反，酸性工艺成本更高，但耗能更少)。

因此，人们正在寻找一种低能耗、在碱性环境中耐腐蚀的经济催化剂。

钼基化合物是一类新兴的催化材料，用于在酸性电解质中产氢，但大多数这些化合物失去催化性能，并表现出较差的长期稳定性在碱性介质。

化学惰性的三氧化钼(MoO_3.)可以通过引入氧空位来提高导电性能，这也有利于水分子的吸附，从而降低分离氢所需的能量。

“原子力显微镜(AFM)和x射线衍射(XRD)被用于评估材料的结构和RMIT实验室的析氢反应速率”-由博士候选人Farjana Haque和FLEET研究员Ali Zavabeti博士研究(均在RMIT大学)

关键是通过铵离子掺杂材料来诱导晶体相变。这改变了规则的正交(矩形)结构为六角形晶体，这大大提高了稳定性。

这种六角形晶体结构导致材料中形成隧道状孔隙，这有助于稳定，并通过增加可用反应面积和降低氢吸附能来提高能量性能。

掺杂过程中注入的电子也提高了电子导电性。

测定的催化活性高于任何其他先前报道的钼化合物，具有超过40小时的特殊稳定性。

研究人员证明，2D氧化钼高度有序的晶内孔的形成使碱性介质中高效且极其稳定的析氢反应(HER)活性成为可能。

与类似的研究相比，研究人员的钼催化剂表现出显著增强的HER活性，证实了掺杂驱动在二维材料上形成高度有序的晶内孔可能是用于碱性析氢的高性能非金属催化剂的可行设计策略。

“理论计算确定了氢在MoO上吸附氢的活性原子位点_3.，揭示了稳定催化活性的物理来源”-FLEET研究员尹岳峰博士(莫纳什大学)

”平面氧化钼有序晶内孔增强碱性析氢”发表于材料化学杂志A今年一月。(DOI 10.1039 / C8TA08330D)

以及由澳大利亚研究理事会的设施和专业知识，使这项研究受益匪浅RMIT微纳米研究设施(MNRF)RMIT显微和微量分析设备(RMMF)和Frank Antolasic，应用化学。

海南省金融科技项目和中国金融科技项目也提供了支持国家自然科学基金．

理论模型是使用计算设备运行的莫纳什大学校园集群，NCI国家设施(澳大利亚国立大学)和Pawsey超级计算机设施．Anthony Chesman (CSIRO制造，Ian Wark实验室)进行了PESA实验。

新材料的特性在FLEET研究，澳大利亚研究理事会卓越中心，在该中心使能技术A．

未来低能耗电子技术中心(FLEET)是由100多名研究人员组成的合作机构，旨在开发超低能耗电子产品，以应对计算中能源使用的挑战，计算已经消耗了全球8%的电力，并且每十年就会翻一番。