二硫化鉬納米復合材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、由于納米材料的特殊結構及其特有的物理和化學性質，使得納米材料在生物傳感、光電化學催化、材料工程、生物醫(yī)學、能源轉化與儲存以及環(huán)保等眾多領域有著廣泛的應用，并表現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢。
　　二硫化鉬(MoS2)是一種抗磁性的、具有半導體性質的層狀化合物。與體相MoS2相比，納米MoS2在許多性能上得到了進一步提升，突出地表現(xiàn)在:摩擦系數(shù)減少，潤滑性能大幅度提高，比表面積增太，吸附能力更強，反應活性提高及催化性能增強等。因此，作為一種功能性

2、納米粒子，納米MoS2在潤滑、復合材料、催化、二次電池、儲氫材料、場效應晶體管、傳感器、電致發(fā)光、電存儲等諸多領域有著廣闊的應用前景。
　　本論文構建了基于MoS2的功能性納米復合材料，并初步研究了其電化學析氫、電化學催化及電化學儲鋰性能。主要研究工作分為以下幾個部分:
　　第一部分，液相剝離法制備MoS2納米片層及其電化學析氫性能研究:選用商品化的MoS2粉末作為原料，N，N-二甲基甲酰胺作為溶劑，采用液相超聲剝離法制備剝

3、離的MóS2納米片層。TEM、AFM及XRD表征結果顯示，此法制備的MoS2納米片層呈高度剝離狀態(tài)，由1到10個單片層組成。通過直接滴涂的方法將剝離的MoS2納米片層修飾到玻碳電極表面，采用線性掃描伏安法和電化學阻抗測試等電化學手段，研究了MoS2納米片層對電化學析氫的催化效果。結果表明，剝離的MoS2納米片層對析氫反應具有較高的催化活性，降低了析氫的過電位(η=120 mV)，并提高了電流密度，例如，在200 mV過電位下，電流密度可

4、達6.36 mAcm-2。進一步根據(jù)Tafel方程對剝離的MoS2納米片層催化析氫反應的機理進行了研究，結果表明，MoS2納米片層催化的析氫反應，可能是先經(jīng)過Volmer反應，然后經(jīng)過Heyrovsky反應或Tafel反應，其中Heyrovsky反應或Tafel反應為控速步驟。
　　第二部分，基于Ni(OH)2/MoSx納米復合材料的葡萄糖傳感器研究:采用兩步電化學沉積法在玻碳電極上修飾Ni(OH)2/MoSx納米復合物，構建了一

5、種新型的非酶葡萄糖傳感器—Ni(OH)2/MoSx-GCE電極。SEM表征結果顯示Ni(OH)2納米粒了具有良好的分散性和均一性，因而具有較高的比表面積。采用循環(huán)伏安法研究了Ni(OH)2/MoSx-GCE電極的直接電化學行為及其對葡萄糖的電催化氧化效果。結果表明，Ni(OH)2/MoSx-GCE電極的電化學過程屬于吸附控制的電化學行為。采用計時安培法研究了該傳感器對葡萄糖的電化學檢測性能。結果表明，該傳感器具有較好的電催化氧化性能:表

6、現(xiàn)出較寬的線性響應范圍(10～1300μM)，較低的檢出限（5.8μM）及較短的響應時間（小于2s）。同時，該傳感器具有良好的穩(wěn)定性和較強的抗干擾能力。因此，Ni(OH)2/MoSx-GCE電極可潛在應用于葡萄糖檢測領域。
　　第三部分，MoS2/多壁碳納米管(MWCNTs)復合材料的制備及其在鋰離子電池中的儲鋰性能研究:選用商品化的MoS2粉末與MWCNTs作為原料，采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)輔助的液相超聲剝離法制備在水溶液中

7、穩(wěn)定分散的表面帶負電荷的MoS2納米片層，采用兩步修飾法制備表面帶正電荷的MWCNTs，通過靜電相互作用力驅動的自組裝法制備了MoS2/MWCNTs納米復合材料。電化學測試結果表明，MoS2/MWCNTs納米復合材料比原始MoS2粉末或MWCNTs擁有更高的可逆容量。其中MoS2/MWCNTs(1∶1)納米復合材料具有較高的可逆容量（首次放電比容量為1214 mAh g-1），較好的循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能。MoS2/MWCNTs納米復合材