DOI：10.1016/j.ijhydene.2019.11.204

开发持久高效的析氢反应（HER）电催化剂，对推动水解离技术的商业化具有重要意义。在这项工作中，作者报告了一种由电纺聚丙烯腈(PAN)膜在800℃ (NCFs-800)下碳化而得到的氮掺杂碳纤维，作为在酸性和碱性介质中用于HER催化的高效、稳定的无金属电催化剂。由于电催化剂中的均相氮掺杂，与RHE 相比，NCFs-800只需要114.3 mV和198.6 mV就可以分别在0.5 M H₂SO₄和1 M KOH电解质中达到10 mA cm^-2的电流密度。此外，在2000个电位循环后，HER活性得到了很好的维持，这表明NCFs-800由于具有高耐腐蚀性的纤维状结构，在酸性和碱性条件下均具有很高的耐久性。本研究提供了合成稳定、高效的无金属电催化剂的新策略，该策略可扩展到其他杂原子掺杂的碳电催化剂。

图1.NCFs-700（a）、NCFs-800（b）和NCFs-900（c）的SEM图像。NCFs-800的TEM（d），HR-TEM（e），HAADF-STEM（f）图像和相对EDS映射。

图2.（a）NCFs-700、NCFs-800和NCFs-900的XRD图。NCFs-700（b）、NCFs-800（c）和NCFs-900（d）的去卷积N1s峰。

图3.在0.5 M H₂SO₄电解液中测试的NCFs-700（b）、NCFs-800（c）和NCFs-900（d）的HER性能（a）、ECSA（b）、电化学阻抗谱（c）和Tafel斜率（d）。NCFs-800在0.5 M H₂SO₄电解液中的HER曲线（e）和ECSAs（f）。

图4.在1 M KOH电解质中测试的NCFs-700（b）、NCFs-800（c）和NCFs-900（d）的HER性能（a）、ECSA（b）、电化学阻抗谱（c）和Tafel斜率（d）。NCFs-800在1 M KOH电解液中的HER曲线（e）和ECSAs（f）。

图5.耐久性测试后，NCFs-800的TEM（a）、HR-TEM（b）、HAADF-STEM图像和相对EDS映射。