Nature子刊：H-Mo2C/NG实现高效HER

晶界（Grain boundaries, GBs）控制是控制电催化剂电子结构以提高其析氢反应（HER）性能的有效途径，但是探究晶界作为高活性催化热点的直接效应非常具有挑战性。基于此，山西大学范修军教授和张献明教授（共同通讯作者）等人报道了一种一般的水辅助碳热反应策略，用于在N-掺杂石墨烯上构建具有高密度晶界的超薄Mo₂C纳米片（H-Mo₂C/NG）。在碳化过程中，水诱导了Mo₂C纳米晶体从纳米粒子到NSs的结构演化，并控制了Mo₂C NSs的GB密度。Mo₂C NSs中高密度的GBs提供了超高比例的活性位点，显著提高了H-Mo₂C/NG的本征HER活性。

DFT计算，说明Mo₂C纳米晶在水的辅助下的生长行为。构建了初始MoO₃不含H₂O（IS_NP）和有H₂O（IS_NS）两种理论模型体系，从反应焓（ΔH）探讨了Mo₂C产物的结构演化机制。在炭化过程中，IS_NP和IS_NS首先吸收热量，分别解离为TS_NP和TS_NS的过渡态，然后与还原氧化石墨烯（RGO）中的C原子反应生成Mo₂C。从石墨烯晶格边缘提取的C原子和游离Ph自由基与TS_NP和TS_NS反应，分别生成TS_NP-C、TS_NP-Ph、TS_NS-C和TS_NS-Ph。

DFT计算表明，TS_NP和TS_NS与C原子反应的ΔH值均为负值，表明RGO中的C原子可使MoO₃碳化形成Mo₂C。在无水气氛中，C原子被化学插入常见的MoO₃基序中，使MoO₃还原为修饰在缺陷NG上的Mo₂C NPs。

当活性C物种遇到Mo-O构型时，密集的种子开始在多个区域单独成核。这些同时生长的纳米晶体无缝地融合在一起，最终形成多面Mo₂C NSs，阻碍了Mo₂C晶粒在径向方向上的生长，留下大量GBs。RGO中间体不仅为Mo₂C的生长提供了C源，还充当了Mo₂C纳米畴成核并最终拼接成NSs的载体，形成的Mo₂C NSs又通过Mo-C键与下方的NG片共价连接，保证了Mo₂C杂化的高稳定性。

Water induced ultrathin Mo₂C nanosheets with high-density grain boundaries for enhanced hydrogen evolution. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-34976-1.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34976-1.

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