二維二硫化鉬基復(fù)合催化劑的制備及其光電催化析氫性能研究.pdf

1、近年來，能源稀缺、環(huán)境破壞、氣候變化已成為國際上各國最為關(guān)注的核心問題。為了應(yīng)對全球氣候和生態(tài)的變化，構(gòu)建以可持續(xù)能源和新能源為主體的可再生能源系統(tǒng)勢在必行。
　　氫氣燃燒產(chǎn)物為水，這既不會導(dǎo)致空氣污染，又不會導(dǎo)致溫室效應(yīng)，因此人們常把氫能作為可再生的環(huán)境友好未來能源。光電催化析氫反應(yīng)因其效率高、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)是制備氫氣的高效途徑之一，但傳統(tǒng)的光電催化析氫材料對光的利用率比較低，能耗高，因此設(shè)計和開發(fā)高光利用率、低過電位的光電催化

2、析氫催化劑成為研究的焦點(diǎn)。窄帶隙的二維二硫化鉬(MoS2)已經(jīng)被證明是析氫活性接近貴金屬Pt的二維非金屬陰極催化劑，但其導(dǎo)電性差、邊緣活性位點(diǎn)少以及光生電子和空穴易復(fù)合等限制了它的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。
　　本論文為了克服以上二硫化鉬存在的缺點(diǎn)，設(shè)計制備了二硫化鉬基復(fù)合催化劑，并研究了所制備二硫化鉬基復(fù)合催化劑的光電催化性能。本文的具有研究成果如下:
　　采用簡單易行的一步水熱法制備了MoS2/N-rGO（摻氮的還原氧化石墨烯）陰

3、極催化催化劑，N-rGO的引入提高了電極材料的導(dǎo)電性，加快了電荷分離和轉(zhuǎn)移效率。光電化學(xué)測試結(jié)果表明:在酸性體系中，與單獨(dú)的MoS2相比，MoS2/N-rGO復(fù)合催化劑具有更加優(yōu)異的電析氫活性，但其光催化析氫性能不明顯。
　　針對二硫化鉬光生載流子容易復(fù)合的問題，設(shè)計合成了一種價格低廉、性能優(yōu)異的MoS2/In2S3電極材料。催化劑MoS2和In2S3能夠形成納米尺寸的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，極大地加快電荷的產(chǎn)生，極大地降低了光生電子和空穴的

4、復(fù)合，進(jìn)而提高光電催化析氫性能。對MoS2、In2S3和MoS2/In2S3三種催化劑進(jìn)行性能測試，結(jié)果表明MoS2/In2S3擁有更加卓越的析氫性能以及更大的有效活性電化學(xué)面積(ECSA)和更小的塔菲爾斜率。通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體鉬酸鈉和氯化銦的比例，調(diào)控MoS2/In2S3催化劑的形貌結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示，鉬、銦前驅(qū)體比例為1∶2時制備的MoS2/In2S3樣品光電析氫性能最優(yōu)。
　　以鉬酸鈉和鎢酸鈉為前驅(qū)體，采用水熱法合成一種花瓣狀納米片