【摘要】 综述酸性介质中碳载体（石墨烯/碳纳米管）负载HER催化剂（硫化物/磷化物）的最新进展，解析导电增效与稳定性机制，探讨产业化应用路径。引用Murthy等2018年权威研究。

随着全球能源需求激增，氢能作为清洁能源载体成为解决能源危机的关键路径。在酸性介质中，利用碳基载体负载的高效电催化剂实现析氢反应（HER），是降低制氢成本的核心技术。本文综述碳载体在酸性HER催化剂中的研究突破，探讨其提升催化活性与稳定性的机制。

 

一、碳载体的核心价值

1.导电增效

碳载体（如石墨烯、碳纳米管）可解决非金属催化剂（如MoS₂）导电性差的问题，降低塔菲尔斜率与过电位（η），提升电子传输效率（图1）。

2.稳定性增强

碳基体保护纳米催化剂（如磷化物、氮化物）在酸性电解液中抗腐蚀，延长电极寿命（图2）。

 

二、碳载HER催化剂研究进展

  • ​活性组分突破
    金属硫族化合物（MoS₂/碳）、磷化物（Ni₂P/碳）在酸性介质中展现接近铂的活性，成本降低90%[1]。
  • ​协同机制
    碳载体通过调控氢吸附能（ΔG_H*）优化反应路径，如氮掺杂碳提升Co₉S₈的氢结合能。

 

三、产业化应用挑战

1.​电解槽适配

需降低膜/电极界面阻抗，碳载体可减少欧姆电位损耗。

2.​高温运行

碳基体耐高温特性（>80℃）有望降低热力学势垒，提升能效。

 

结论：碳基载体通过“导电网络+活性位点协同”策略，推动酸性HER催化剂迈向商业化，未来需突破载体-催化剂界面优化技术。

 

参考文献：[1] A.P. Murthy, J. Madhavan, K. Murugan, Recent advances in hydrogen evolution reaction catalysts on carbon/carbon-based supports in acid media, Journal of Power Sources, 398 (2018) 9-26.

 

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