磁控溅射制备WS 2 薄膜及其电催化析氢性能的研究

发布时间：2025-06-27 00:05

　　贵金属Pt是目前水电解制氢常用的析氢反应催化剂,但是Pt在地壳中含量低,价格昂贵。开发取代Pt的低成本新型析氢反应催化剂是目前的研究热点。层状结构WS₂的边缘具有析氢催化活性位点,是潜在的电催化析氢反应催化剂。本文采用射频磁控溅射方法制备WS₂薄膜,系统研究了不同工艺参数（射频电源功率、工作气压、沉积时间、基底负偏压）对WS₂相结构、成分和表面形貌的影响规律;利用电化学方法测试了不同条件下制备的WS₂电催化析氢性能。进一步,针对上述析氢性能最好的薄膜,利用射频反溅射法和Ar等离子体刻蚀进行表面改性,研究射频电源功率、反溅时间、屏极电压和改性时间对薄膜成分、形貌和电催化析氢性能的影响规律。获得了射频磁控溅射工艺参数对WS₂薄膜相结构、成分和表面形貌的影响规律。随着射频电源功率的增加,WS₂在（101）方向的结晶度变大,薄膜成分发生S原子的损失,WS₂的硫钨比小于化学计量比即S:W<2,表面组织在200W时为均匀细小的蠕虫状组织;随着...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 电催化析氢反应
        1.2.1 析氢反应机理
        1.2.2 电化学析氢反应的性能分析
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 WS₂ 材料概述
        1.3.2 WS₂ 薄膜的制备方法
        1.3.3 WS₂ 的电催化析氢性能
        1.3.4 薄膜改性对电催化析氢性能的改善
        1.3.5 WS₂ 材料的优势与不足
    1.4 本文的研究目的及主要研究内容
第2章 实验材料与实验方法
    2.1 研究方案
    2.2 实验材料制备及设备
        2.2.1 WS₂ 薄膜的制备
        2.2.2 WS₂ 薄膜的等离子体改性
    2.3 电催化析氢性能测试
        2.3.1 测试体系
        2.3.2 线性扫描伏安测试
        2.3.3 交流阻抗谱测试
    2.4 分析手段
        2.4.1 X射线衍射分析
        2.4.2 扫描电子显微分析
第3章 WS₂薄膜的制备及电催化析氢性能研究
    3.1 引言
    3.2 射频电源功率对实验结果的影响
        3.2.1 XRD图谱分析
        3.2.2 成分与形貌分析
        3.2.3 电催化析氢性能分析
    3.3 工作气压对实验结果的影响
        3.3.1 XRD图谱分析
        3.3.2 成分和表面形貌分析
        3.3.3 电催化析氢性能分析
    3.4 沉积时间对实验结果的影响
        3.4.1 XRD图谱分析
        3.4.2 成分和表面形貌分析
        3.4.3 电催化析氢性能分析
    3.5 基底负偏压对实验结果的影响
        3.5.1 XRD图谱分析
        3.5.2 成分和表面形貌分析
        3.5.3 电催化析氢性能分析
    3.6 本章小结
第4章 等离子体改性对WS₂薄膜析氢性能的影响
    4.1 引言
    4.2 射频反溅射法对WS₂薄膜析氢性能的影响
        4.2.1 射频电源功率对WS₂薄膜析氢性能的影响
        4.2.2 反溅时间对WS₂薄膜析氢性能的影响
    4.3 离子束刻蚀法对WS₂薄膜析氢性能的影响
        4.3.1 屏极电压对WS₂薄膜析氢性能的影响
        4.3.2 刻蚀时间对WS₂薄膜析氢性能的影响
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4053486