【摘要】：氫氣被認(rèn)為是未來最重要的綠色清潔能源之一,可以為電子設(shè)備、交通工具以及房屋等提供能量,因而備受人們關(guān)注。盡管氫元素是地球上含量最豐富的元素,但并不是以游離的H2分子形式存在,因此發(fā)展有效且可持續(xù)的產(chǎn)氫氣技術(shù)是推動氫能發(fā)展的重要研究內(nèi)容。電分解水制氫是一條直接且有效的獲得H2的方法,但該方法的實際應(yīng)用需要一個高效的催化劑來降低電解水過程析氫反應(yīng)(HER)較大的過電勢。過渡金屬硫化物,因其具有的電催化析氫性能而廣受關(guān)注。近年來,MoS2、CoS2等多種展現(xiàn)出良好電催化析氫性能的硫化物納米材料被研究、報導(dǎo)。因此,本論文的工作正是圍繞制備具有電催化析氫活性的過渡金屬硫?qū)倩衔锛{米材料而開展的,主要內(nèi)容概括如下:(1)在無需添加任何表面活性劑和模板的情況下,以鉬酸鈉(Na2Mo O4?2H2O)、巰基乙酸(TGA)為鉬源和硫源,通過簡單的一步水熱法,合成出具有新穎一維分級結(jié)構(gòu)的MoS2納米材料。詳細(xì)探討了其一維分級結(jié)構(gòu)的形成原因,研究了其在酸性溶液中的電催化析氫性能。(2)基于前期工作,為了進一步提高MoS2納米材料的電催化析氫性能,通過簡單的水熱反應(yīng)將MoS2成功地生長在碳布(Carbon Cloth,CC)表面,制備出MoS2/CC復(fù)合材料。MoS2/CC復(fù)合材料不僅暴露出更多的MoS2對析氫反應(yīng)的催化活性位點,而且還提高了析氫反應(yīng)過程的電子傳輸速率,從而有效的增強了材料在酸性溶液中的電催化析氫性能。(3)以泡沫鎳為基底,通過先在泡沫鎳(Ni Foam,NF)上生長含Co元素的前驅(qū)體,后進一步硫化前驅(qū)體的兩步水熱法,成功地合成出納米空心管Co4S3@NF復(fù)合材料。詳細(xì)研究了該材料在堿性電解液中電催化析氫性能。(4)以硒粉和泡沫銅(Cu Foam,CF)為反應(yīng)物,采用簡單的一步水熱法,制備出Cu2-XSe@CF納米復(fù)合材料。探究了影響Cu2-XSe@CF形貌的因素,研究材料在酸性溶液下的電催化析氫性能。
[Abstract]:Hydrogen is considered to be one of the most important green clean energy sources in the future, which can provide energy for electronic equipment, transportation and housing. Although hydrogen is the most abundant element on the earth, it does not exist in the form of free H2 molecule. Therefore, the development of effective and sustainable hydrogen production technology is an important research content to promote the development of hydrogen energy. Electrolysis of water to produce hydrogen is a direct and effective method to obtain H2. However, the practical application of this method needs a high efficiency catalyst to reduce the (HER) overpotential of hydrogen evolution in the process of electrolysis. Transition metal sulfides have attracted much attention because of their electrocatalytic hydrogen evolution properties. In recent years, a variety of sulfide nanomaterials, such as MoS _ 2 and CoS _ 2, which exhibit good electrocatalytic hydrogen evolution properties, have been studied and reported. Therefore, the work of this thesis is focused on the preparation of transition metal sulfur compounds nanomaterials with electrocatalytic hydrogen evolution activity. The main contents are summarized as follows: (1) without adding any surfactants and templates, Using sodium molybdate (Na2Mo O4?2H2O) and mercaptoacetate (TGA) as molybdenum and sulfur sources, a novel one-dimensional MoS2 nano-material was synthesized by a simple one-step hydrothermal method. The formation of one-dimensional structure was discussed in detail, and the electrocatalytic hydrogen evolution in acidic solution was studied. (2) based on the previous work, the electrocatalytic hydrogen evolution of MoS2 nanomaterials was further improved. MoS2 was successfully grown on the surface of carbon cloth (Carbon Cloth,CC) by simple hydrothermal reaction, and the MoS2/CC composite 路MoS _ 2 / CC composite not only exposed more active sites of MoS2 for hydrogen evolution reaction, but also showed that MOS _ 2 / CC composite could not only reveal the catalytic activity sites of MoS2 for hydrogen evolution reaction. In addition, the electron transport rate of hydrogen evolution reaction process was improved, which effectively enhanced the electrocatalytic hydrogen evolution performance of the materials in acidic solution. (3) the precursor containing Co elements was grown on the nickel foam substrate by first growing on the foamed nickel (Ni Foam,NF). The hollow nanotube Co4S3@NF composites were successfully synthesized by two step hydrothermal method. The electrocatalytic hydrogen evolution properties of this material in alkaline electrolyte were studied in detail. (4) Cu2-XSe@CF nanocomposites were prepared by a simple hydrothermal method using selenium powder and copper foam (Cu Foam,CF) as reactants. The factors affecting the morphology of Cu2-XSe@CF and the electrocatalytic hydrogen evolution properties of the materials in acid solution were investigated.
【學(xué)位授予單位】：安徽師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;TQ116.2

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