MoS2基雜化結(jié)構(gòu)用于光電催化析氫反應(yīng)的研究.pdf

1、氫氣因其燃燒值高、儲(chǔ)量豐富、無(wú)污染等特點(diǎn)有望成為替代現(xiàn)有化石燃料的新能源。然而，裂解石油氣、電解水等傳統(tǒng)的制氫方法，不僅耗能大，還會(huì)帶來(lái)很多環(huán)境問(wèn)題。光電催化制氫以其效率高、成本小等特點(diǎn)，成為目前的研究熱點(diǎn)。但由于在光電催化制氫過(guò)程中，水無(wú)法直接吸收太陽(yáng)光，且存在能耗過(guò)高的問(wèn)題，而加入析氫催化劑可以提高太陽(yáng)光的利用率，降低了析氫反應(yīng)的過(guò)電位，解決了其所存在的問(wèn)題。因此，析氫催化劑的材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)其光電催化性能有著至關(guān)重要的作用，本

2、文主要圍繞催化劑材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與雜化展開(kāi)，研究了形貌控制對(duì)光電化學(xué)析氫性能的影響。本論文的研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.采用兩步電沉積法合成了雙層CdS/MoS2復(fù)合催化劑，結(jié)合旋涂法和電沉積方法制備了GO/MoS2（氧化石墨烯）、N-rGO/MoS2（氮摻雜石墨烯）和MoS2/N-rGO三種炭材料雙層雜化結(jié)構(gòu)。光電化學(xué)測(cè)試表明，無(wú)論在堿性還是酸性溶液中，與單純的MoS2催化劑相比，這四種雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合催化劑均表現(xiàn)出高的電催化析氫活性，但

3、其光催化析氫活性較差。
　　2.針對(duì)半導(dǎo)體雙層CdS/MoS2復(fù)合催化劑光催化活性較差的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步形貌調(diào)控，采用水熱法和電沉積法成功構(gòu)建了CdS@MoS2核殼納米棒陣列雜化結(jié)構(gòu)，并通過(guò)調(diào)節(jié)CdS水熱時(shí)間和MoS2沉積時(shí)間來(lái)調(diào)控核殼結(jié)構(gòu)的形貌。研究表明:CdS納米棒陣列的長(zhǎng)度隨著水熱時(shí)間的增加而增長(zhǎng)，其主要對(duì)核殼雜化結(jié)構(gòu)的光催化析氫活性起主導(dǎo)作用;MoS2殼層的厚度隨著沉積時(shí)間的增加而增加，其主要影響核殼雜化結(jié)構(gòu)的電催化

4、析氫活性。由于在CdS@MoS2納米棒陣列結(jié)構(gòu)中，N型半導(dǎo)體CdS與P型半導(dǎo)體MoS2之間形成了P-N異質(zhì)結(jié)，當(dāng)其作為陰極催化劑還原析氫過(guò)程中，外加電壓施加到催化劑表面有兩種可能，分別為正向偏壓和反向偏壓，從而使得CdS@MoS2結(jié)構(gòu)既具有優(yōu)異的電催化活性外，還具有較高的光催化活性。
　　3.為了進(jìn)一步優(yōu)化CdS@MoS2核殼雜化結(jié)構(gòu)的光電催化活性，采用旋涂法將N-rGO摻雜到CdS@MoS2核殼結(jié)構(gòu)中，構(gòu)建了CdS@MoS2/N