【摘要】：本文利用溶劑熱方法,制備了一系列具有不同微觀結(jié)構(gòu)的過渡金屬化合物(包括NiMoO_4,MoSe_2,MoS_2,NiS等),針對微觀結(jié)構(gòu)對其電化學(xué)催化性質(zhì)的影響機(jī)制展開了深入研究。首先,針對鎳鉬二元金屬氧化物電極的制備及其電化學(xué)性能開展了研究。通過調(diào)控不同溶劑配比以及添加表面活性劑,合成了具有不同微觀結(jié)構(gòu)的NiMoO_4,進(jìn)一步在泡沫鎳基底上進(jìn)行原位生長并制備了NiMoO_4/Ni Foam復(fù)合電極。但是由于NiMoO_4顆粒團(tuán)聚較為嚴(yán)重,另外活性物質(zhì)與泡沫鎳基底連接強(qiáng)度較低,導(dǎo)致倍率性能較差。其次,利用溶劑熱法制備中空球結(jié)構(gòu)二硒化鉬,研究不同溶劑體系下二硒化鉬片層的微觀結(jié)構(gòu)變化,優(yōu)化工藝可以得到尺寸均一的二硒化鉬中空微球。通過控制熱處理?xiàng)l件,能夠?qū)崿F(xiàn)金屬相二硒化鉬與半導(dǎo)體相二硒化鉬的晶型轉(zhuǎn)變。利用乙二醇作為還原劑有效對二硒化鉬片層進(jìn)行刻蝕還原,得到了單質(zhì)鉬顆粒均勻分散在二硒化鉬片層的Mo/MoSe_2復(fù)合材料,其在酸性環(huán)境下具有良好的析氫反應(yīng)活性與穩(wěn)定的催化活性。另外,通過調(diào)控添加表面活性劑的種類,構(gòu)建了具有不同三維結(jié)構(gòu)的MoS_2/NiS非均相催化劑,其中MoS_2納米片修飾的NiS納米棒結(jié)構(gòu)能夠有效提高電子傳輸及電解質(zhì)擴(kuò)散能力,其用作全電解水催化劑時表現(xiàn)出可替代貴金屬催化劑的優(yōu)良性能。通過對比不同結(jié)構(gòu)的MoS_2/NiS的電化學(xué)催化性能,研究了微觀結(jié)構(gòu)與電催化性能的影響機(jī)制。
【圖文】：

活性較高的過渡金屬硫?qū)倩衔锊牧先允请娊馑呋I(lǐng)域研究的重點(diǎn)。過渡金屬硫?qū)倩衔镉米麟姶呋呋瘎┑难芯颗c其自身優(yōu)異的電化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，同時，納米材料科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為構(gòu)建多種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的催化劑，調(diào)節(jié)催化劑活性位點(diǎn)，研究其活性中心帶來了可能。過渡金屬硫?qū)倩衔镆云淅碚撋陷^高的催化活性，微觀結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性，物相組分的可調(diào)節(jié)性，漸漸占據(jù)了電解水催化劑材料研究領(lǐng)域的一部分。研究人員不斷從過渡金屬硫?qū)倩衔镅芯勘旧沓霭l(fā)，拓展與論證了其用作電催化劑的可行性與必要性。本章首先詳細(xì)介紹了過渡金屬硫?qū)倩衔镉绕涫沁^渡金屬二硫化合物（transition metal dichalcogenides, TMDs）的分類，結(jié)構(gòu)與制備方法，接著從全電解水反應(yīng)的基本原理與研究現(xiàn)狀等進(jìn)行概述，最后綜述了應(yīng)用于全電解水反應(yīng)催化劑的種類及發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)尾總結(jié)了本文的研究意義與主要內(nèi)容。1.2 過渡金屬硫化物的介紹1.2.1 晶體結(jié)構(gòu)

圖 1-2 MoS2單晶 CVD 生長過程[27]Figure 1-2 Illustration of the growth of single MoS2crystal using CVD method[27]來說，使用 MoO3粉末作為 Mo 源，硫粉作為 S 源，在通常 700oC 以上的溫度下，MoO3粉末在氣態(tài)硫的作用下部分被還原為 MoO3-x，生成的 MoO源不斷地被運(yùn)輸至基底表面發(fā)生沉積過程，高溫下后續(xù)繼續(xù)引入 S 源與預(yù)先的 MoO3-x反應(yīng)后直接形成 MoS2生長在基底上，，如圖 1-2 所示[27]。H2的使夠有效促進(jìn)還原金屬氧化物層的形成，加速實(shí)現(xiàn) TMDs 單晶的高效生長。一的 CVD 方法在構(gòu)建多維 TMDs 材料微觀結(jié)構(gòu)，增加材料比表面積及活性等方面具有一定局限性。基于溶劑熱/水熱反應(yīng)的濕法化學(xué)法的發(fā)展得益于制備具有納米結(jié)構(gòu)材料術(shù)發(fā)展需求，是被得到廣泛使用的制備 TMDs 材料的方法，它具有產(chǎn)量高應(yīng)條件簡單等特點(diǎn)。通過構(gòu)建具有一定微觀結(jié)構(gòu)納米材料，能夠更多地暴露位點(diǎn)，尤其在電解水催化劑領(lǐng)域，更能夠加速反應(yīng)過程動力學(xué)從而提高催化性。通過改變添加劑及反應(yīng)條件，可以實(shí)現(xiàn)對 TMDs 材料的形狀，大小，
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36

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