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

1、當今世界面臨著兩個最為嚴峻的考驗，一是環(huán)境污染，二是能源危機。環(huán)境和能源問題與世界各國的經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)，清潔可再生能源的開發(fā)利用受到許多國家的重視。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在自然界中存儲量低，因而價格昂貴，由此也限制了水電解產(chǎn)氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。研究開發(fā)儲量豐富、低成本并且高效的非貴金屬催化劑來代替Pt催化劑成為了能源科學領(lǐng)域的關(guān)注熱點。本論文重點通過調(diào)控催化劑的形貌、摻雜雜原子以及引入界面等方

2、式有效地提高了過渡金屬硫化物的氫析出催化性能。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)用HCl預(yù)處理泡沫鎳后，通過水熱方法成功地合成了長在泡沫鎳基底上的多級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，在低的過電勢200 mV的時候就達到了電流密度10mA cm-2，比其它很多文獻報道

3、的非貴金屬催化劑都要好。
　　(2)第一次設(shè)計合成了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氫析出性能的影響。P摻雜會促進電荷轉(zhuǎn)移并促進質(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,在低的過電勢67 mV的時候就達到了電流密度10 mA cm-2，甚至超過了CoP。
　　(3)通過界面將二硫