過(guò)渡金屬摻雜MoX 2 （X=Te,S）的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電催化析氫性能的第一性原理研究
發(fā)布時(shí)間：2021-03-09 12:32
過(guò)渡金屬硫化物MoX2（X=Te,S）,因具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)被認(rèn)為是最有潛力的鉑基析氫催化劑的替代品,使其在電催化析氫領(lǐng)域受到人們的廣泛關(guān)注。由于MoTe2和MoS2的催化活性位主要在邊緣,而大量的表面呈化學(xué)惰性,嚴(yán)重影響了析氫效率,因此探索有效提升該類(lèi)催化劑析氫催化反應(yīng)活性的方法和策略具有重要意義。因此,本論文采用基于第一性原理的密度泛函理論方法,對(duì)過(guò)渡金屬原子摻雜單層MoTe2,不同摻雜濃度下Zn摻雜單層MoS2,以及一系列過(guò)渡金屬原子摻雜單層MoS2的構(gòu)型、電子結(jié)構(gòu)及析氫反應(yīng)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并初步探討了摻雜濃度對(duì)該類(lèi)催化劑性能的影響,這將為高效過(guò)渡金屬硫化物基催化劑的設(shè)計(jì)提供重要的理論指導(dǎo)。本論文研究結(jié)論主要包括以下三個(gè)部分:（1）不同過(guò)渡金屬原子（TM=Au、Ag、Cu、Ni、Pd、Pt、V、Nb和Ta）摻雜單層MoTe2的構(gòu)型、電子結(jié)構(gòu)及電催化析氫性能的研究結(jié)果表明,過(guò)渡金屬原子摻雜單層MoTe...
【文章來(lái)源】：江西師范大學(xué)江西省
【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
過(guò)渡金屬硫化物構(gòu)型元素組成分布圖[26]
碩士學(xué)位論文21.2MX2(MoTe2、MoS2)的晶體結(jié)構(gòu)MoTe2與MoS2具有相似的晶體結(jié)構(gòu)。圖1-2給出了MX2(MoTe2、MoS2)三種體相結(jié)構(gòu)圖，分別為1T相、2H相和3R相[28]。從圖中可以看到，單層MX2(MoTe2、MoS2)包含三層原子層，即一層M(Mo)原子層和兩層X(jué)(Te、S)原子層形成類(lèi)三明治蜂窩狀構(gòu)型，表示為X-M-X。層與層之間存在范德華力的弱相互作用，層內(nèi)存在X-M共價(jià)鍵。由于1T-MX2、2H-MX2和3R-MX2的體相構(gòu)型存在的差異，導(dǎo)致了這些構(gòu)型之間的物理化學(xué)性質(zhì)存在不同。2H-MX2(MoTe2、MoS2)的體相構(gòu)型，是一種類(lèi)石墨烯的層狀六方晶體結(jié)構(gòu)，2H-MX2是以兩層基本單元的方式進(jìn)行堆疊。已有研究報(bào)道表明，2H-MX2構(gòu)型可以在自然界穩(wěn)定存在。3R-MX2(MoTe2、MoS2)的體相構(gòu)型屬于三方晶體結(jié)構(gòu)，為亞穩(wěn)定態(tài)。3R-MX2構(gòu)型與2H-MX2構(gòu)型的單層結(jié)構(gòu)是相同的，但層與層的堆疊方式卻不同，3R-MX2是三層基本單位進(jìn)行堆疊。1T-MX2(MoTe2、MoS2)的體相構(gòu)型也屬于三方晶體結(jié)構(gòu)，處于亞穩(wěn)定態(tài)，所以不能直接從自然界中提取得到。1T-MX2(MoTe2、MoS2)的體相構(gòu)型可以通過(guò)2H相進(jìn)行相變制備得到。圖1-2過(guò)渡金屬硫化合物三種體相結(jié)構(gòu)圖[27]1.3實(shí)驗(yàn)制備過(guò)渡金屬硫化物的方法由于過(guò)渡金屬硫化物因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在眾多研究領(lǐng)域中引起了越來(lái)越多的關(guān)注[29-31]。目前高效低廉的制備方法有機(jī)械剝離法、液相剝離法(LPE)、鋰離子插層法[32-34]。
過(guò)渡金屬摻雜MoX2(X=Te，S)的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電催化析氫性能的第一性原理研究31.3.1機(jī)械剝離法機(jī)械剝離法制備二維納米材料是傳統(tǒng)方法之一，又叫膠帶剝離法。圖1-3給出了機(jī)械剝離法制備二硫化鉬的過(guò)程。該方法根據(jù)二維納米材料層與層之間存在范德華力相互作用結(jié)合這一特點(diǎn)。利用特殊膠帶的粘附性來(lái)反復(fù)破壞塊狀晶體材料較弱范德華力相互作用，使得層與層之間發(fā)生剝離，從而得到合適的少層或者單層的二維納米材料。目前，利用機(jī)械剝離法已成功從不同塊體材料中制備出MoS2、MoTe2、TaS2、WSe2、TaSe2等二維納米材料。圖1-3給出了機(jī)械剝離法制備二硫化鉬的過(guò)程。圖1-3機(jī)械剝離法制備MoS2的示意圖[32]1.3.2液相剝離法為了補(bǔ)充機(jī)械剝離法不能大面積制造和產(chǎn)量低的缺點(diǎn)，人們通過(guò)液相剝離法(LPE)來(lái)制作少層二維納米材料。液相剝離法是指塊體材料在指定的液體中經(jīng)攪拌或超聲處理使液體進(jìn)入層與層之間，破壞層與層之間的范德華力并且不影響層間的共價(jià)鍵，進(jìn)而使少層的二維納米片穩(wěn)定地懸浮在剝離液體中的實(shí)驗(yàn)方法。液相超聲剝離法在制備二維納米材料中已被廣泛使用。目前，已經(jīng)成功將MoTe2、MoS2、石墨烯、BP等二維納米材料從相應(yīng)的塊狀材料中制備出來(lái)。圖1-4給出了液相剝離法制備二維納米材料的過(guò)程[33]。圖1-4液相剝離法制備二維納米材料的示意圖[33]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]A new method to improve surface morphology of Ni-Fe-Mo-Co alloy electrode and its catalytic activity for HER[J]. LUO Beiping1,2), REN Buye3), XU You1), and ZHENG Yajie2) 1) Department of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414000, China 2) College of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China 3) Research Institute of Materials Science, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China. Rare Metals. 2007(03)
本文編號(hào)：3072854
【文章來(lái)源】：江西師范大學(xué)江西省
【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
過(guò)渡金屬硫化物構(gòu)型元素組成分布圖[26]
碩士學(xué)位論文21.2MX2(MoTe2、MoS2)的晶體結(jié)構(gòu)MoTe2與MoS2具有相似的晶體結(jié)構(gòu)。圖1-2給出了MX2(MoTe2、MoS2)三種體相結(jié)構(gòu)圖，分別為1T相、2H相和3R相[28]。從圖中可以看到，單層MX2(MoTe2、MoS2)包含三層原子層，即一層M(Mo)原子層和兩層X(jué)(Te、S)原子層形成類(lèi)三明治蜂窩狀構(gòu)型，表示為X-M-X。層與層之間存在范德華力的弱相互作用，層內(nèi)存在X-M共價(jià)鍵。由于1T-MX2、2H-MX2和3R-MX2的體相構(gòu)型存在的差異，導(dǎo)致了這些構(gòu)型之間的物理化學(xué)性質(zhì)存在不同。2H-MX2(MoTe2、MoS2)的體相構(gòu)型，是一種類(lèi)石墨烯的層狀六方晶體結(jié)構(gòu)，2H-MX2是以兩層基本單元的方式進(jìn)行堆疊。已有研究報(bào)道表明，2H-MX2構(gòu)型可以在自然界穩(wěn)定存在。3R-MX2(MoTe2、MoS2)的體相構(gòu)型屬于三方晶體結(jié)構(gòu)，為亞穩(wěn)定態(tài)。3R-MX2構(gòu)型與2H-MX2構(gòu)型的單層結(jié)構(gòu)是相同的，但層與層的堆疊方式卻不同，3R-MX2是三層基本單位進(jìn)行堆疊。1T-MX2(MoTe2、MoS2)的體相構(gòu)型也屬于三方晶體結(jié)構(gòu)，處于亞穩(wěn)定態(tài)，所以不能直接從自然界中提取得到。1T-MX2(MoTe2、MoS2)的體相構(gòu)型可以通過(guò)2H相進(jìn)行相變制備得到。圖1-2過(guò)渡金屬硫化合物三種體相結(jié)構(gòu)圖[27]1.3實(shí)驗(yàn)制備過(guò)渡金屬硫化物的方法由于過(guò)渡金屬硫化物因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在眾多研究領(lǐng)域中引起了越來(lái)越多的關(guān)注[29-31]。目前高效低廉的制備方法有機(jī)械剝離法、液相剝離法(LPE)、鋰離子插層法[32-34]。
過(guò)渡金屬摻雜MoX2(X=Te，S)的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電催化析氫性能的第一性原理研究31.3.1機(jī)械剝離法機(jī)械剝離法制備二維納米材料是傳統(tǒng)方法之一，又叫膠帶剝離法。圖1-3給出了機(jī)械剝離法制備二硫化鉬的過(guò)程。該方法根據(jù)二維納米材料層與層之間存在范德華力相互作用結(jié)合這一特點(diǎn)。利用特殊膠帶的粘附性來(lái)反復(fù)破壞塊狀晶體材料較弱范德華力相互作用，使得層與層之間發(fā)生剝離，從而得到合適的少層或者單層的二維納米材料。目前，利用機(jī)械剝離法已成功從不同塊體材料中制備出MoS2、MoTe2、TaS2、WSe2、TaSe2等二維納米材料。圖1-3給出了機(jī)械剝離法制備二硫化鉬的過(guò)程。圖1-3機(jī)械剝離法制備MoS2的示意圖[32]1.3.2液相剝離法為了補(bǔ)充機(jī)械剝離法不能大面積制造和產(chǎn)量低的缺點(diǎn)，人們通過(guò)液相剝離法(LPE)來(lái)制作少層二維納米材料。液相剝離法是指塊體材料在指定的液體中經(jīng)攪拌或超聲處理使液體進(jìn)入層與層之間，破壞層與層之間的范德華力并且不影響層間的共價(jià)鍵，進(jìn)而使少層的二維納米片穩(wěn)定地懸浮在剝離液體中的實(shí)驗(yàn)方法。液相超聲剝離法在制備二維納米材料中已被廣泛使用。目前，已經(jīng)成功將MoTe2、MoS2、石墨烯、BP等二維納米材料從相應(yīng)的塊狀材料中制備出來(lái)。圖1-4給出了液相剝離法制備二維納米材料的過(guò)程[33]。圖1-4液相剝離法制備二維納米材料的示意圖[33]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]A new method to improve surface morphology of Ni-Fe-Mo-Co alloy electrode and its catalytic activity for HER[J]. LUO Beiping1,2), REN Buye3), XU You1), and ZHENG Yajie2) 1) Department of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414000, China 2) College of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China 3) Research Institute of Materials Science, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China. Rare Metals. 2007(03)
本文編號(hào)：3072854
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