發(fā)布時(shí)間：2017-09-17 21:50

  本文關(guān)鍵詞：基于二硫化鉬復(fù)合納米陰極催化劑的設(shè)計(jì)合成及其電析氫性能的研究

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【摘要】：環(huán)境污染和化石燃料的過(guò)度消耗已成為當(dāng)今世界范圍內(nèi)面臨的兩大主要難題。電解水制氫在妥善解決可再生能源產(chǎn)生電能不易存儲(chǔ)這一難題的同時(shí),又能大規(guī)模的利用地球豐度最多的水資源來(lái)生產(chǎn)干凈、可再生、無(wú)污染的氫能,成為目前最受關(guān)注的產(chǎn)氫方式�？紤]到電解水制氫過(guò)程中過(guò)高的析氫過(guò)電位使得電能消耗太高,因此,大力研發(fā)低過(guò)電位的析氫陰極材料成為目前的研究熱點(diǎn)。貴金屬(尤其是鉑)被認(rèn)為是目前最好的析氫陰極材料,但是受到地球含量太低和價(jià)格昂貴這兩個(gè)條件的制約限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。因此,我們的目光聚焦在設(shè)計(jì)合成高活性的非貴金屬析氫陰極材料上。近來(lái),二硫化鉬(MoS2)被認(rèn)為是最好的替代貴金屬的非貴金屬陰極材料,但考慮到其片層之間電子遷移率太低,導(dǎo)致其導(dǎo)電性差,并且析氫活性位點(diǎn)較少(二硫化鉬的析氫活性位點(diǎn)在其邊緣位置處)等缺點(diǎn),設(shè)計(jì)合成高活性、高穩(wěn)定性的二硫化鉬陰極材料是目前最熱點(diǎn)的課題之一。本論文研究的內(nèi)容主要包括以下三部分。1:采用水熱法和化學(xué)還原的方法將納米銅顆粒和二硫化鉬納米花(MoS2NFs)負(fù)載在還原氧化石墨烯(rGO)上,對(duì)其電析氫性能進(jìn)行了研究。2:采用化學(xué)還原以及水熱法在多壁碳納米管(MWCNTs)上負(fù)載納米銅顆粒(Cu NPs)后包裹薄層無(wú)定型二硫化鉬(MoS2),研究了復(fù)合材料的電析氫性能。3:采用超聲剝離的方法將二硫化鉬量子點(diǎn)(MoS2 QDs)負(fù)載在還原氧化石墨烯(RGO)上,制備出了一種高析氫活性的陰極材料。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明上述幾種材料具有優(yōu)異的電化學(xué)析氫活性(包括大的陰極電流密度,低的塔菲爾斜率值和起始析氫電位)和高的穩(wěn)定性。為設(shè)計(jì)合成非貴金屬電析氫陰極材料奠定了非常好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：二硫化鉬 碳材料 陰極材料 析氫反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-28
• 1.1 化石燃料的供需現(xiàn)狀9
• 1.2 可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用9
• 1.3 氫能9-10
• 1.3.1 主要的產(chǎn)氫方式10
• 1.4 水的電解10-14
• 1.4.1 析氫反應(yīng)的基本原理11-13
• 1.4.2 衡量析氫陰極材料優(yōu)劣的特征參數(shù)13-14
• 1.5 電解水制氫陰極材料的研究現(xiàn)狀及問(wèn)題14-20
• 1.5.1 非貴金屬陰極材料的研究14-18
• 1.5.2 貴金屬陰極材料的研究18-20
• 1.5.3 雜原子摻雜的納米碳材料20
• 1.6 論文設(shè)想20-21
• 1.7 參考文獻(xiàn)21-28
• 第二章 非貴金屬陰極催化劑Cu-MoS_2/rGO的合成及析氫性能的研究28-43
• 2.1 緒論28-29
• 2.2 試驗(yàn)部分29-31
• 2.2.1 試劑29
• 2.2.2 氧化石墨烯（GO）的制備29
• 2.2.3 制備MoS_2/rGO復(fù)合材料29-30
• 2.2.4 制備Cu-MoS_2/rGO復(fù)合陰極材料30
• 2.2.5 工作電極的制備30
• 2.2.6 電化學(xué)測(cè)試30
• 2.2.7 材料的結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)表征30-31
• 2.3 結(jié)果與討論31-39
• 2.4 小結(jié)39-40
• 2.5 參考文獻(xiàn)40-43
• 第三章 MWCNTs@Cu@MoS_2納米復(fù)合材料的合成及其析氫性能的研究43-59
• 3.1 緒論43-44
• 3.2 試驗(yàn)部分44-46
• 3.2.1 試劑44-45
• 3.2.2 酸處理多壁碳納米管45
• 3.2.3 制備MWCNTs@Cu載體材料45
• 3.2.4 制備MWCNTs@Cu@MoS_2和MWCNTs@MoS_2陰極材料45
• 3.2.5 工作電極的制備45
• 3.2.6 電化學(xué)測(cè)試45-46
• 3.2.7 材料的結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)表征46
• 3.3. 結(jié)果與討論46-55
• 3.4 小結(jié)55-56
• 3.5 參考文獻(xiàn)56-59
• 第四章 高活性陰極催化劑MoS_2/RGO的合成及其析氫性能的研究59-76
• 4.1 緒論59-60
• 4.2 試驗(yàn)部分60-62
• 4.2.1 試劑60
• 4.2.2 氧化石墨烯（GO）的制備60
• 4.2.3 還原氧化石墨烯（RGO）的制備60-61
• 4.2.4 MoS_2 QDs和MoS_2 NFs的制備61
• 4.2.5 MoS_2 QDs/RGO，MoS_2 NSs/RGO和MoS_2 NFs/RGO的制備61
• 4.2.6 工作電極的制備61
• 4.2.7 電化學(xué)測(cè)試61-62
• 4.2.8 材料的結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)表征62
• 4.3 結(jié)果與討論62-71
• 4.4 小結(jié)71-72
• 4.5 參考文獻(xiàn)72-76
• 結(jié)論76-77
• 在學(xué)期間研究成果77-78
• 致謝78

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