能源短缺及能源消耗所帶來的環(huán)境問題已經(jīng)威脅到了人類的生產(chǎn)生活,而氫能作為一種理想的二次能源,具有十分廣闊的應(yīng)用前景,因此尋找一種高效、清潔和可持續(xù)的方法來制備氫氣十分關(guān)鍵。電解水為氫氣的大規(guī)模生產(chǎn)提供了一種有效的辦法,但目前電解水制氫所使用的電極催化劑是貴金屬及其化合物,由于其儲量低,成本高,限制了電解水制氫技術(shù)的發(fā)展,因此,尋找一種合適的非貴金屬催化劑是解決制氫技術(shù)問題的關(guān)鍵所在。本論文制備了過渡金屬三元化合物MoS2x Se2（1-x）和CoSe2/MoSe2復(fù)合材料,并研究了其電催化性能。MoS2x Se2（1-x）樣品通過一步水熱法合成,利用XRD、Raman、TEM、Element-mapping和XPS等手段對材料組成、結(jié)構(gòu)和形貌等進行表征。測試結(jié)果表明MoS2xSe2（1-x）三元化合物樣品是由卷曲的納米片組成,呈現(xiàn)納米花的形貌,與制備的MoS2和MoSe2相比,晶面間距擴大,納米片尺寸減小,缺陷增加。在0.5 mol/L的H2SO4中對制備的MoS2x Se2（1-x）、MoSe2和MoS2分別進行HER測試,發(fā)現(xiàn)三元化合物MoS2x Se2（1-x）催化活性高于二元化... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氫氣可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng)的理想藍圖

如圖1-2 所示。第一個步驟為初級放電反應(yīng)（Volmer 反應(yīng)）：H+(aq) + e + → Hads ，氫離子在電極表面放電，吸附在電極表面形成氫原子。吸附在電極表面的氫原子可以通過兩種方式產(chǎn)生氫氣。一種是電化學(xué)脫附過程（Heyrovsky 反應(yīng)）：Hads +H+aq + e → H2(g) + ，氫離子與吸附在電極表面的的氫原子反應(yīng)生成氫氣；另外一種是復(fù)合脫附反應(yīng)（Tafel 反應(yīng)）：2Hads → H2(g) + 2 ，兩個吸附在電極表面的氫原子直接復(fù)合產(chǎn)生氫氣。對于一個完整的電催化析氫反應(yīng)過程，氫氣分子的產(chǎn)生通常為上述步驟的組合，無論析氫反應(yīng)沿 Heyrovsky 反應(yīng)路線或是 Tafel 反應(yīng)路線或者兩者共同參與發(fā)生，Volmer 反應(yīng)總是首先發(fā)生。對于析氫反應(yīng)，確定決速步驟是是十分重要的。如果 Volmer 反應(yīng)為決速步，那么需要加快電子的轉(zhuǎn)移，如增加電極表面的邊緣活性位點，從而為氫吸附提供更多的活性中心；如果氫脫附是決速步，那么需要提高氫氣脫附速率，如可以通過提高電極的物理參數(shù)（如表面粗糙度），即可提高電極的反應(yīng)面積或者抑制氣泡生長，從而提高電解速率。圖 1-2 酸性溶液中在電極表面的析氫反應(yīng)的機制[15]1.3 電化學(xué)析氫反應(yīng)的性能參數(shù)在析氫反應(yīng)中，無論是哪種反應(yīng)機理，Volmer 反應(yīng)是析氫反應(yīng)的必經(jīng)步驟

活性的一個指標。因此可以將金屬表面對氫原子的吸自由能ΔGH*來衡量，ΔGH*能夠反映析氫催化劑的本征理論（DFT）能夠計算ΔGH*的理論值，從而為材料的。如圖 1-3 所示，交換電流密度與ΔGH*之間的關(guān)系曲火山的頂點，具有近乎為零的ΔGH*和最高的交換電流是最好的析氫反應(yīng)催化劑[17]。位于鉑右側(cè)的金屬對氫成吸附態(tài)氫原子的過程中，氫原子不穩(wěn)定容易脫附，子濃度低，因此相應(yīng)的反應(yīng)活性降低；另一方面，位吸附能力太強，很容易形成吸附態(tài)氫原子，不易脫附，所以相應(yīng)的反應(yīng)活性降低。因此，金屬對氫原子的因此，需要尋找一種ΔGH*接近于零的催化劑，在火山*最接近零，對氫原子的吸附能力適中，且具有較高的應(yīng)具有較高的催化活性。因此，通過理論計算ΔGH*的具有良好析氫性能的判據(jù)，該材料不僅僅局限于純金金屬化合物等也適用。

【參考文獻】：
博士論文
[1]二維氮化碳與二硫（硒）化鉬的設(shè)計合成及其光/電催化析氫研究[D]. 銀穎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]二硒化鉬基低維納米結(jié)構(gòu)的可控制備、電子結(jié)構(gòu)調(diào)控及電催化性質(zhì)的研究[D]. 周曉麗.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016



本文編號：3062615