硫化钼（钨）纳米结构的电沉积合成及其催化制氢性能研究

摘要

氢能（H2）作为一种清洁、可再生的能源载体被认为是未来理想的化石能源替代者。电解水制氢以廉价丰富的H2O为原料，制备过程低碳排放，是一种理想的清洁制氢技术。但是，电解水制氢需要高活性电催化剂来降低过电位，减少能耗。目前制氢活性最高的Pt基贵金属催化剂存在价格昂贵、储量有限等问题，极大限制了电解水制氢技术的工业化。因此，急需寻找一种价廉、储量丰富的高活性催化剂来替代Pt基催化剂。 理论和实验研究均证明：硫化钼（MoSx）是一种潜在的高活性制氢催化剂，其制氢活性位主要位于边棱位上。因此，制备具有更多边棱位的MoSx结构成为了提高其催化性能的主要策略。目前，常用的MoSx制备方法有水热法、气相沉积法、高温硫化法、重堆积法等，这些方法涉及到高温、高压、高真空等极端条件或者复杂的合成过程。所以，需要寻找温和、简便的制备技术来制备高活性 MoSx。电沉积法具有简便、温和、可控、成本低等优势，可以作为合成MoSx的理想方法。本论文利用电沉积法合成了不同MoSx结构，主要从增加边棱位数量、提高导电性以及改变表面结构三个方面入手，制备高活性MoSx电催化制氢催化剂。详细研究了沉积条件、催化性能与形貌结构的内在联系，最后，还对具有类似结构的WSx的制氢性能及电沉积合成进行了初步探索。 （1）以增加边棱位数量为切入点，在H2O与N，N-二甲基甲酰胺（DMF）的混合溶剂中电沉积制备了富含边棱位的MoSx岛状结构，并探究了不同 VDMF:VH2O比例对MoSx形貌、结构和电催化制氢性能的影响规律； （2）以提高导电性为目标，电沉积制备了具有更高制氢活性的Ni-P/MoSx复合结构，研究了高导电性Ni-P提高MoSx制氢活性的机理； （3）以改变表面结构、增加不饱和 S 原子为切入点，通过新颖的液晶模板辅助电沉积法制备了尺寸均一、分布均匀的MoSx纳米颗粒，该 MoSx颗粒表现出优异的电催化制氢性能，其过电势已与Pt/C电催化剂接近，只是稳定性和电流密度有待提高； （4）研究了液相剥离WSx的电催化制氢性能，并初步探索了电沉积WSx的沉积条件和制氢性能的内在关系。

目录

第一个书签之前