碳化鉬納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其電催化分解水制氫性能.pdf

1、現(xiàn)今，能源危機和環(huán)境問題日益嚴重。氫氣作為一種清潔能源，能夠很好平衡二者之間的關(guān)系。氫氣雖然是清潔能源，但在自然界中并不存在，需要人工制備。地球70％被水覆蓋，這為電解水制氫提供了源源不斷的基礎(chǔ)。電催化析氫材料則是電解水制氫中最關(guān)鍵的一環(huán)。目前，鉑（Pt）仍然是析氫反應(yīng)（HER）的最佳催化劑。鉑作為一種珍貴金屬，因其儲量有限，價格昂貴的缺點，在工業(yè)上大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中很難得到廣泛的應(yīng)用。因此研發(fā)生產(chǎn)成本低、催化性能優(yōu)異的新型析氫催化劑有

2、廣闊的前景。
　　本文通過不同的制備方法，合成出可控的碳化鉬納米結(jié)構(gòu)，并研究其形貌結(jié)構(gòu)和析氫性能。取得的研究成果如下：
　?。?）提出一種簡單的一步合成碳化鉬(Mo2C)/多孔石墨烯（Gr PF)的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法。對該復(fù)合結(jié)構(gòu)的形貌、物相構(gòu)成以及催化析氫性能等進行表征，其結(jié)果表明，在這種復(fù)合結(jié)構(gòu)中多孔石墨烯為片狀結(jié)構(gòu)，厚度約為8 nm；Mo2C納米顆粒直徑非常小，約為13±2 nm，且均勻負載在多孔石墨烯上。通過實驗可知

3、，當(dāng)電流密度為20 mA cm-2時，該復(fù)合結(jié)構(gòu)在酸性溶液中的過電位為199 mV，在堿性溶液中的過電位為380 mV。在兩種溶液中電催化析氫性能都很穩(wěn)定，說明該復(fù)合結(jié)構(gòu)在酸性和堿性液體中都有很高的催化析氫活性。本文通過測試Mo2C/C、純相Mo2C納米顆粒和純相石墨烯(Gr）的催化析氫性能的對比實驗證實了Mo2C/Gr PF復(fù)合結(jié)構(gòu)的催化析氫活性物質(zhì)為Mo2C納米顆粒。與此同時，多孔石墨烯作為一種載體的存在，更加快電子在電極間的傳輸，

4、使得復(fù)合材料的催化活性得到大大的提高。本文還討論了不同溫度和配比對性能和形貌的影響。
　　(2)制備并研究了Mo2C/多孔納米碳球（Mo2C/PCMs）的催化析氫性能。實驗結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)在酸性和堿性溶液中都有很高的催化析氫活性，當(dāng)電流密度為20 mA cm-2時，在酸性溶液中的過電位為203 mV，在堿性溶液中的過電位為350 mV，且在兩種溶液中電催化析氫性能都很穩(wěn)定。同時，也證實了Mo2C/PCMs復(fù)合材料中催化析氫活性物質(zhì)