隨著環(huán)境污染和能源危機的日益加劇,迫使我們尋找清潔、可再生的新能源代替化石燃料。由于氫能具有清潔、來源廣泛、高效等優(yōu)點而受到關注。電解水制氫反應是許多清潔能源技術的基礎,它可以在不排放二氧化碳的情況下通過電解水產生氫氣,利用這種方法制取氫氣可以極大的緩解使用化石燃料造成的環(huán)境污染問題和能源危機。電解水包括兩個半電極反應:陰極析氫反應（HER）和陽極析氧反應（OER）。電解水過程中高的析氫過電位和析氧過電位會增加制氫成本,催化劑的使用可以有效的降低過電位,從而節(jié)約成本。目前最有效的電解水陰極催化劑是鉑基貴金屬催化劑,然而,這些催化劑不僅稀缺而且價格昂貴,限制了在工業(yè)上的大規(guī)模應用。因此,開發(fā)高效、廉價的陰極電催化劑具有重要意義。在酸性條件下,對非貴金屬電催化劑進行了大量的研究,研究發(fā)現,過渡金屬基及雜原子摻雜碳材料對電解水都有析氫催化活性。然而,這些催化劑的活性與貴金屬催化劑比仍有一定差距,同時其制備過程較為復雜、電催化穩(wěn)定性一般。因此,設計制備一類高效穩(wěn)定且制備簡便的析氫催化劑具有非常重要的意義。本論文的主要研究內容和結果如下:1.以前的研究中我們通過含鐵的離子液體制備磷化鐵（FeP）... 

【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

水電解的電解池構造示意圖

1.5.2 過渡金屬硫化物復合材料過渡金屬硫屬化合物具有類石墨烯二維結構，因其結構的特殊性在催化、電池、固體潤滑等方面受到廣泛的關注[25]。過渡金屬硫屬化合物中二硫化鉬是最早研究其作為電解水析氫催化劑的。二硫化鉬為層狀的六方晶系結構，層內部是硫原子和鉬原子組成的六元環(huán)，層與層之間則是通過范德華力結合在一起，層間距約為 0.7 nm。層狀硫化物材料可以衍生出不同形式的低維材料，如納米管、納米帶、團簇或納米粒子。二硫化鉬邊緣位置是電解水析氫反應的催化活性中心。在已報道的電極材料中，以 MoSx基[26-28]、WS2基和 CoS2基復合材料引起了研究者的廣泛關注[29-31]。特別是 MoSx基復合材料，研究表明它們的邊緣和缺陷中心是催化活性中心，而它們的基面是催化惰性的[32]。因此，把 MoSx設計成可更多暴露邊緣位置的納米尺寸（單層或少層 MoS2納米片，MoS2納米顆粒），其析氫反應的催化活性會比塊狀的更活躍。金屬前驅體與負載基體之間的化學鍵強有利于得到小尺寸和高分散性的 MoSx顆粒。此外，碳載體與 MoSx之間的緊密電子相互作用將促進碳基體與 MoSx之間的快速電荷轉移，從而加速產氫。

圖 1.4 Mo2C/CNTgraphene 的合成路徑示意圖（a）；Mo2C/CNTGR（b），Mo2N/CNT（c）和MoS2/CNTGR（d）的 TEM 圖[39]。如圖 1.4 所示，Duck[39]等將 Mo2C 修飾到碳納米管-石墨烯雜化載體上，一方面，由于碳納米管-石墨烯雜化載體構建了三維大孔結構，有利于電子和電解液的快速轉移；另一方面，分散良好的 Mo2C 納米粒子提供了更多的催化中心，因此，該材料被證明是一種高效的電解水析氫催化劑。何永春[40]和崔偉[11]分別把 Mo2C修飾到石墨烯片（Mo2C-G）和石墨化碳片（Mo2C-GCSs）上，同樣都被證實為高效且穩(wěn)定的電催化劑。Mo2C 基復合材料的析氫高催化活性主要是由于 Mo2C 與碳載體的共價結合降低了水還原反應中的氫結合能。1.5.4 過渡金屬氮化物復合材料與上述碳化物相似，過渡金屬氮化物是將 N 原子填充到六方或立方堆積的金屬晶格的空隙中形成。通常情況下，過渡金屬氮化物是將相應的金屬前驅體放在氨氣氛圍中高溫氮化得到。目前，研究的最多的氮化物是氮化鉬，根據金屬前驅體和氮化溫度的不同，可以制備得到不同計量比的氮化鉬（MoN、Mo2N、Mo2N0.78

【參考文獻】：
期刊論文
[1]直接合成雙摻雜N-MoP/N-CNT及其高效析氫催化性能（英文）[J]. 張俊濤,眭瑞,薛延榮,王興棟,裴加景,梁鑫,莊仲濱.  Science China Materials. 2019(05)
[2]可再生能源利用現狀與發(fā)展趨勢[J]. 汪秀麗.  水利電力科技. 2005(04)

碩士論文
[1]3d過渡金屬合金層狀雙氫氧化物的制備及其電解水催化性能[D]. 劉青云.湖北大學 2016



本文編號：3369273