過渡金屬碳化物是一類新興的能源材料。由于形成金屬-碳間充合金，金屬碳化物表現出類似貴金屬的電子性質和催化行為，在能源轉化應用的諸多催化反應中具有突出的應用價值，被認為是最有望取代貴金屬的新型催化劑。同時，金屬碳化物的電子、離子導電性高，且可以可逆存儲客體離子，是新型的锂離子電池電極材料。作為新能源轉化及存儲的關鍵材料，金屬碳化物的電子性質、表面結構扮演着重要的角色，決定了相關反應的動力學和熱力學因素；調控并優化碳化物電子性質、表面微納結構是該領域的重點和難點。

我院高慶生研究員團隊就金屬碳化物能源材料開展了系統深入的研究。針對催化制氫/加氫、锂離子電池材料等重要應用，在前期“基于有機-無機納米雜化物設計金屬碳化物”基礎上，進一步發展“可控碳化”等策略，開發了一系列高性能的钼基碳化物能源材料，并提出了異質界面構建、雜原子摻雜等優化碳化物電子性質、表面結構的有效方法。例如，在電催化析氫反應中，Mo2C對氫原子的吸附太強，制約了析氫活性。課題組通過構建MoC-Mo2C異質納米線、Co原子摻雜Mo2C等策略進一步優化Mo2C的電子性質以及析氫動力學，所得催化劑在酸性、堿性條件下的析氫過電位η10低于130 mV，η100低于200 mV。同時，基于Mo2C的結構特點及表面電化學特征，通過構築Mo2C/C-N納米線多級結構，協同發揮表面催化電極鈍化膜形成、體相可逆存儲Li+的特點，優化Li+界面擴散、體相遷移動力學，發展高性能碳化物儲能材料。以上工作在Chem. Sci. (IF=9.144)、Adv. Funct. Mater. (IF=11.382)和J. Mater. Chem. A (IF=8.262)等一區期刊上發表論文4篇。其中兩篇論文入選Adv. Funct. Mater.和J. Mater. Chem. A當期的封面文章，研究工作被Chemistry Views、X-MOL等科研媒體報道。

以上工作受到國家自然科學基金重點及面上項目、廣東省傑出青年基金、廣東省“特支計劃”、太阳集团app首页科研培育與創新基金等的經費支持。

論文鍊接：

Chem. Sci. 2016, 7, 3399.

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/SC/C6SC00077K#!divAbstract

Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 5590.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201600915/full

J. Mater. Chem. A 2016, 4, 6006.

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/TA/C6TA01900E#!divAbstract

J. Mater. Chem. A 2016, 4, 10842

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/TA/C6TA03083A#!divAbstract