傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭,以及環(huán)境污染等問題不斷制約著人類的發(fā)展。人們迫切需要尋求一種綠色、安全、可再生的新型能源。氫氣是一類極具發(fā)展前景的清潔能源。通過電解水制取氫氣是一種高效環(huán)保、滿足可持續(xù)發(fā)展的綠色技術(shù)。然而,目前電解水產(chǎn)氫過程仍面臨過電位較大、能耗較高等問題。因此需要尋求高性能的析氫催化劑來盡可能降低過電位,提高反應(yīng)效率。鉑族貴金屬雖然在析氫反應(yīng)中表現(xiàn)出十分優(yōu)異的性能,但是價格昂貴、含量稀少,不利于大規(guī)模應(yīng)用。過渡金屬化合物MoS₂是一種二維材料,不僅具有較好的析氫催化活性,同時價格低廉,易于制備,有望取代鉑而用作高性能的析氫催化劑�？紤]到目前工業(yè)上的電解水技術(shù)主要是以堿性電解水為主,但是堿性條件下存在析氫動力學(xué)緩慢,消耗電能較高等缺點。而以往大部分的研究主要是致力于提升MoS₂在酸性介質(zhì)中的析氫活性,對于堿性條件下的析氫研究仍相對匱乏。本文以MoS₂為研究對象,分別采取與RuO₂復(fù)合以及Co摻雜兩種策略,改善MoS₂在堿性中的緩慢析氫動力學(xué)過程,提升二硫化鉬基催化劑的堿... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

常見的電解槽示意圖

則表明析氫過程是以 Volmer- Heyrovsky反應(yīng)進行。但制，第一步都涉及 Volmer 反應(yīng)，即對應(yīng)于 Hads的生成。因此布斯自由能 ΔGH來作為某一特定催化材料的氫析出性能的本種性能優(yōu)異的析氫催化劑，其表面位點處鍵合氫的能力既不弱。如果氫原子在催化劑表面鍵合力過強（ΔGH<<0），則脫，導(dǎo)致大量的活性位點被占據(jù)，不利于后續(xù)的吸附態(tài)氫原子如果氫原子在催化劑表面的鍵合力太弱（ΔGH>>0），則表示ads）的形成需要突破較大的能壘，即 Hads不能自發(fā)產(chǎn)生。因此氫吸附自由能應(yīng)該接近于 0（ΔGH0），催化劑能發(fā)揮出優(yōu)異的此，科研人員研究催化劑的 ΔGH和交換電流密度（i0）的關(guān)系的 i0~ΔGH可繪制成一張―火山圖‖[8-10]。如圖 1.2 所示，最理想該位于曲線的頂端，即催化劑與氫原子的結(jié)合力適中，同時最大。

圖 1.3 六類金屬磷化物水分解催化劑設(shè)計策略[27]Figure 1.3 Summary of designing strategies and six types of transition metalphosphides used for water splitting.過渡金屬硫族化合物的化學(xué)分子式為 MX2（M 表示過渡金屬；X 表示硫族元素），主要包括二維層狀材料（如 MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、TaS2和 TiS等）和黃鐵礦型材料（CoSe2、CoS2、NiS2、NiSe2、FeS2等）。二維過渡金屬硫族化合物在析氫催化領(lǐng)域受到了許多學(xué)者的關(guān)注。在其本征特性以外，研究人員還發(fā)現(xiàn)利用摻雜和構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法可以有效地改善二維過渡金屬硫族化合物的各種屬性、調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)，極大的拓展其應(yīng)用范圍。例如，Markovic 設(shè)計了一種 Co–Mo–Sx的結(jié)構(gòu)，這種催化劑不僅具有高活性，同時穩(wěn)定性也很好。在較寬 PH范圍都具有 HER 活性[28]。Guo等人合成納米帶狀的 CoSe2/DETA前驅(qū)體，然后通過 DETA錨定吸附 Co2+，接著利用 NaBH4溶液將 Co2+還原，獲[29]


本文編號：3273446