Synthesis of Nitrogen-doped Porous Molybdenum Carbide Nanorods and Their Electrocatalytic Hydrogen Evolution Performance in Acidic and Alkaline Media

doi:10.7503/cjcu20250095

Abstract

Abstract:

Water electrolysis for hydrogen production has been recognized as an ideal pathway toward scalable green hydrogen manufacturing， owing to its renewable feedstock utilization， zero carbon emission byproducts， and high-purity hydrogen output. As the pivotal half-reaction in water splitting， the hydrogen evolution reaction（HER） suffers from sluggish kinetics that fundamentally limits energy conversion efficiency. Consequently， developing HER electrocatalysts with combined high activity and operational stability remains a critical challenge for practical implementation. In this work， nitrogen-doped molybdenum carbide nanorods with hierarchical porous structures were synthesized by precisely regulating key synthesis parameters， including carbonization temperature and glucose content. Their phase composition， chemical state distribution， and morphological features were characterized via X-ray diffraction（XRD）， X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）， nitrogen adsorption-desorption， Raman spectroscopy， scanning electron microscope（SEM）， and transmission electron microscope（TEM）. Electrochemical evaluations demonstrated that the optimized catalyst requires low overpotentials of merely 161 and 118 mV to achieve a current density of 10 mA/cm² in 0.5 mol/L H₂SO₄ and 1 mol/L KOH， respectively. Remarkably， it exhibits exceptional operational stability， sustaining continuous HER operation for 200 h at 10 mA/cm² in acidic media and 120 h under identical current density in alkaline condition.

Key words: Molybdenum carbide, Nanorods, Water splitting, Hydrogen evolution reaction

CLC Number:

O646

TrendMD:

WANG Yitong, CAO Yuanyuan, ZHOU Lina, YE Rongrong, LI Di, LIU Xinxin, GUO Biao, ZHOU Lijing, ZHAO Zhen. Synthesis of Nitrogen-doped Porous Molybdenum Carbide Nanorods and Their Electrocatalytic Hydrogen Evolution Performance in Acidic and Alkaline Media[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(8): 20250095.

Figures/Tables 10

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