过渡金属硫化物自支撑电极的合成与电催化析氢性能研究

发布时间：2025-07-07 04:55

　　不可再生的传统化石燃料日益枯竭已引起世界两大问题,即能源危机和环境污染,而开发清洁可再生的氢能源是解决问题的有效途径之一。电解水技术被认为是一种可行的、有前途的制氢路线,尽管目前Pt基贵金属被认为是电催化析氢的最佳催化剂,但其大规模应用受到成本高、储量少等缺点的制约。因此,开发可代替Pt基材料的高效、稳定、地球含量丰富的非贵金属析氢电催化剂具有十分重大的研究意义。近年来,过渡金属硫化物因其高效的电催化析氢活性成为研究热点,被认为是具有广阔前景的可替代Pt的电催化剂材料。电解水反应主要在催化剂的表面进行,因此电催化剂的性能与形貌及微观结构紧密相关。此外,传统的材料大部分都是以粉体的形式存在,其中所需的粘结剂严重影响了催化剂表面与电解液的接触,在一定程度上阻塞了反应活性位点,使得材料的催化活性降低。因此,本论文通过调控电催化剂的表面结构,设计合成出MoS2/MF,VS2/MoS2/MF和Mo-Cu2S/CF三种自支撑电催化剂,从而提高了催化剂的析氢活性。本论文的主要研究结论包括以下三部分:(1)以四水合钼酸铵,硫代乙酰胺为起始原料,利用氨水的刻蚀作用,合成了钼箔上生长的二硫化钼纳米片阵列(M...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 前言
    1.2 电解水技术
        1.2.1 电催化析氢发展
        1.2.2 电催化析氢反应的催化机理(HER)
        1.2.3 电催化析氢电催化剂
    1.3 过渡金属析氢电催化剂的研究进展
        1.3.1 过渡金属碳化物的研究进展
        1.3.2 过渡金属氮化物的研究进展
        1.3.3 过渡金属磷化物的研究进展
        1.3.4 过渡金属硫化物的研究进展
    1.4 本文的选题依据、主要研究内容及创新点
        1.4.1 选题依据
        1.4.2 主要研究内容
        1.4.3 创新点
2 水热合成钼箔上生长的MoS₂/MF纳米片阵列作为高效析氢电催化剂
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 合成工艺
        2.2.4 电极的制备及电催化析氢性能表征测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 MoS₂/MF材料的结构与表征
        2.3.2 MoS₂/MF材料的电催化析氢性能
    2.4 本章小结
3 VS₂微米花原位嵌入少层MoS₂纳米带在大电流密度下促进析氢反应
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 合成工艺
        3.2.4 电催化析氢性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Mo源加入量对材料形貌及性能的影响
        3.3.2 VS₂/MoS₂/MF材料的结构与表征
        3.3.3 VS₂/MoS₂/MF材料的电催化析氢性能
    3.4 本章小结
4 Mo掺杂Cu₂S自支撑电极的合成及电催化析氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 合成工艺
        4.2.4 电催化性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Mo-Cu₂S/CF材料的结构与表征
        4.3.2 Mo-Cu₂S/CF材料的电催化析氢性能
    4.4 本章小结
5 结论及展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及专利成果



本文编号：4056532