大規(guī)模化石燃料燃燒造成的環(huán)境污染、全球變暖和能源危機(jī)一直是世界關(guān)注的焦點(diǎn)。氫氣因能量密度高、燃燒產(chǎn)物清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)化石燃料的理想能源載體。電解水作為一種有前途的制氫方式,能夠?qū)⒖稍偕茉崔D(zhuǎn)換為氫分子。貴金屬（如Pt,Pd和Ru/Ir氧化物）是電解水制氫的高效催化劑,但高昂的價(jià)格和有限的儲(chǔ)存量阻礙了其大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。因此,基于地球上豐富的元素設(shè)計(jì)高性能、廉價(jià)且穩(wěn)健的制氫電催化劑仍處于電催化研究的前沿。過(guò)渡金屬硫化物及其復(fù)合物不僅價(jià)格便宜、原料豐富、穩(wěn)定性好,同時(shí)在電解水制氫領(lǐng)域也表現(xiàn)出較高的性能。本文以鈷-硫脲單分子和石墨烯作為前驅(qū)體,在有機(jī)胺體系中通過(guò)簡(jiǎn)單的低溫?zé)峤庖徊胶铣蒀o₉S₈三角形納米片負(fù)載在N,S摻雜石墨烯（NSG）結(jié)構(gòu)上的新型2D納米復(fù)合材料（Co₉S₈/NSG）并用于酸性介質(zhì)中的電催化制氫研究。加入石墨烯載體可以有效調(diào)控形貌并改善電催化制氫性能;同時(shí),改變熱解溫度也能達(dá)到對(duì)形貌和性能的調(diào)控。最佳復(fù)合材料Co₉S₈/NSG... 

【文章來(lái)源】：鄭州大學(xué)河南省211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電解槽的基本裝置示意圖

圖 1.2 各種催化劑開(kāi)發(fā)策略的示意圖，其旨在增加活性位點(diǎn)的數(shù)量和/或增加每個(gè)活性位點(diǎn)的本征活性[19]Figure 1.2 Schematic of various catalyst development strategies, which aim to increase thenumber of active sites and/or increase the intrinsic activity of each active site.圖 1.3 為研究人員在適當(dāng)覆蓋范圍內(nèi)根據(jù)密度泛函理論（DFT）計(jì)算的 G與各種催化劑的交換電流密度之間的關(guān)系繪制的火山圖，也稱為 Stabatier 原理可以用來(lái)定量描述催化劑的催化活性，也對(duì)指導(dǎo)制氫反應(yīng)催化劑的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值[20,21]。在圖中可以看出，Pt 金屬位于火山的頂端，是電催化活性最好的金屬催化劑，但稀少的儲(chǔ)存量與高昂的價(jià)格阻礙了其廣泛的應(yīng)用；而活性僅次于 Pt 的 Pd、 Ir、Rh 等金屬同樣也因?yàn)榘嘿F的成本問(wèn)題而無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用。 因此為了開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉、催化性能優(yōu)異的制氫反應(yīng)催化劑，研究人員一致將目光聚焦于火山中部的非貴金屬如 Co、Mo、Ni、W 等金屬。由這些過(guò)渡金屬化合物及其復(fù)合物構(gòu)成的電極材料在電催化制氫領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

圖 1.3 各種金屬的析氫反應(yīng)火山圖[20]Figure 1.3 HER volcano plot for various metals. 過(guò)渡金屬硫族化合物（TMSs/Ses）過(guò)渡金屬硫族化合物因成本低、來(lái)源豐富、性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)正在成為力的電解水制氫催化劑。受到自然界中天然酶（如固氮酶和氫化酶）成的啟發(fā)，研究人員模擬其活性組分，開(kāi)發(fā)出了一系列金屬硫族化合催化劑。如 Kong[22]等采用仿生方法系統(tǒng)研究了第一周期過(guò)渡金屬二硫（ME2，M = Fe、Co、Ni；E = S、Se）在酸性介質(zhì)中的制氫反應(yīng)活性有優(yōu)異導(dǎo)電性的載體材料可以進(jìn)一步提高制氫電催化劑的活性。Peng使用碳納米管和還原氧化石墨烯作為載體材料開(kāi)發(fā)了 CoS2/RGO-CNT 材料，該材料所展示的優(yōu)異制氫反應(yīng)性能歸因于導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度的。形成合金或合理的摻雜可以調(diào)節(jié)電極材料的電子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善催化活性[24,25]。Gong[26]等合成的三元 MoSSe 合金納米薄膜相比于二元的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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