1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，化石能源的快速消耗造成了许多环境问题，诸如全球变暖、雾霾等等。因此，寻找一种清洁可再生能源作为化石能源的替代品成了当务之急。可以通过电解水法来获得的氢气（H₂）作为一种清洁、可再生能源展现了巨大的优势。铂(Pt)因为其具有低的塔菲尔斜率和起始电势被认为是最具活性的析氢反应（HER）催化剂。然而，价格昂贵储量稀少限制了其普遍实际的应用。因此，找到一种非贵金属的HER催化剂能很大程度上缓解能源与环境问题。因为与铂具有相似的电子结构，过渡金属磷化物，如钨（W）和钼（Mo）的磷化物在最近得到了很大程度的关注和研究。在这些催化剂中，以钼为基础的氢还原反应(HER)催化剂已经被广泛的研究。第六族过渡金属碳化物因为他们独特的d轨道电子结构展现了类似于铂族金属的催化性能。为了减少HER反应的过电势，碳化钼成为一种可行的选择。想要更高的提升其催化活性，则需要在纳米层面上设计结构增加其暴露的活性位点数量。然而过渡金属碳化物合成时所需要的高温（＞700℃）通常会引起广泛的颗粒烧结而导致比表面积降低。为了避免烧结，碳化钼纳米颗粒常常被分散在导体支架结构中，例如碳纳米管或石墨烯。尽管如此，这些一维或二维碳支架自己倾向于纠缠或聚集，这可能会使所有的与Mo₂C纳米颗粒大小相关的优点都被毁掉。在合成小颗粒、均匀分散的电化学活性的Mo₂C纳米颗粒上仍存在很大的挑战。

本文利用二氧化硅小球作为模版，采用酚醛树脂，利用水热法原位合成基于多孔碳结构的碳化钼纳米材料，通过HF酸刻蚀，形成镂空多孔结构，并且碳化钼催化位点均匀分布于多孔骨架，具有超高的比表面积。之后进行SEM，TEM，TG，BET等材料表征与测试，并测试材料的HER性能，塔菲尔斜率，以及在酸碱中的稳定性。探究其成为一种优异的HER催化剂的可行性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：利用二氧化硅-酚醛树脂小球，利用水热法合成镂空碳球负载碳化钼纳米材料；

材料表征：对基于多孔碳结构的钼基材料进行结构表征和电化学性能测试，通过sem，tem，tg，bet等材料表征与测试对其形貌结构及元素构成进行了分析，并测试材料的her性能，塔菲尔斜率，以及在酸碱中的稳定性。探究其成为一种优异的her催化剂的可行性。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按计划利用水热法合成催化剂材料，并完成材料的形貌表征，物相表征。

第9－12周：利用铂碳电极负责催化材料，分别在酸性和碱性电解液中测试材料的her性能。获得塔菲尔斜率，长稳定性等性能。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] armand,m. amp; tarascon, j. m. building better batteries[j]. nature, 2008, 451: 652-657.

[2] dunn, b., kamath, h. amp; tarascon, j. m. electrical energy storage for the grid: a battery of choices[j].science, 2011, 334: 928-935.

[3] bruce, p. g., freunberger, s. a., hardwick, l. j. amp;tarascon, j. m. li-o₂ and li-s batteries with high energy storage[j]. nature materials, 2011, 11: 19-29.