過(guò)渡金屬硫化物氫析出催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化.pdf

1、當(dāng)今世界面臨著兩個(gè)最為嚴(yán)峻的考驗(yàn)，一是環(huán)境污染，二是能源危機(jī)。環(huán)境和能源問(wèn)題與世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)利用受到許多國(guó)家的重視。氫能是廣受關(guān)注的清潔能源。催化水電解產(chǎn)氫最好的催化劑是貴金屬Pt，Pt在自然界中存儲(chǔ)量低，因而價(jià)格昂貴，由此也限制了水電解產(chǎn)氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。研究開(kāi)發(fā)儲(chǔ)量豐富、低成本并且高效的非貴金屬催化劑來(lái)代替Pt催化劑成為了能源科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)。本論文重點(diǎn)通過(guò)調(diào)控催化劑的形貌、摻雜雜原子以及引入界面等方

2、式有效地提高了過(guò)渡金屬硫化物的氫析出催化性能。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)用HCl預(yù)處理泡沫鎳后，通過(guò)水熱方法成功地合成了長(zhǎng)在泡沫鎳基底上的多級(jí)二硫化三鎳納米棒陣列(Ni3S2/AT-Ni foam)。結(jié)果證明用HCl預(yù)處理泡沫鎳對(duì)于合成理想的結(jié)構(gòu)與形貌非常重要。合成的Ni3S2/AT-Ni foam展現(xiàn)了極好的氫析出電催化活性與穩(wěn)定性，在低的過(guò)電勢(shì)200 mV的時(shí)候就達(dá)到了電流密度10mA cm-2，比其它很多文獻(xiàn)報(bào)道

3、的非貴金屬催化劑都要好。
　　(2)第一次設(shè)計(jì)合成了P摻雜的CoS2納米片陣列作為高效的氫析出催化劑(CoS2/P)，研究了陰離子摻雜對(duì)氫析出性能的影響。P摻雜會(huì)促進(jìn)電荷轉(zhuǎn)移并促進(jìn)質(zhì)子吸附，優(yōu)化CoS2的表面特性，從而使其成為更高效的氫析出催化劑。P摻雜的策略使得CoS2的氫析出性能顯著提高，起始電位低至25 mV,在低的過(guò)電勢(shì)67 mV的時(shí)候就達(dá)到了電流密度10 mA cm-2，甚至超過(guò)了CoP。
　　(3)通過(guò)界面將二硫