MoS 2 /硼掺杂石墨烯的电化学析氢和储锂性能

发布时间：2021-08-31 19:24

　　为了研发高效低成本的析氢反应（HER）电催化剂和高性能的电化学储锂电极材料,通过一步水热法制备MoS₂/硼掺杂石墨烯（MoS₂/BG）复合材料.结果表明,少堆积MoS₂纳米片均匀地分散在硼掺杂石墨烯上,并具有较多的无序结构和扩大的层间距.作为析氢反应电催化剂,MoS₂/BG复合材料表现出较高的电催化活性和较低的Tafel斜率（46.3 mV/dec）;作为电化学储锂电极材料,MoS₂/BG复合材料表现出优异的电化学储锂性能,可逆比容量为1 205 mA·h/g,并具有稳定的循环性能和显著增强的高倍率特性.MoS₂/BG复合材料电化学性能优异是由于硼掺杂改变石墨烯的电子性质和表面特性,以及无序结构较多的弱堆积MoS₂层均匀地分散在硼掺杂石墨烯表面,增加电催化析氢反应的活性位点和电化学储锂能力,降低电极反应的电子转移阻抗,增强电极反应的动力学性能. 

【文章来源】：浙江大学学报(工学版). 2020,54(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

不同样品的XRD图

图1 不同样品的XRD图如图3所示，用透射电子显微镜/高分辨率透射电子显微镜(transmission electron microscope/high resolution transmission electron microscope,TEM/HRTEM)进一步表征复合材料的微观结构.如图3(a)、(b)所示，MoS2样品由MoS2纳米片交错组成，具有少层数的结构[9].如图3(c)、(d)所示，对于MoS2/G复合材料，MoS2纳米片能均匀地分散在石墨烯上.如图3(e)～(j)所示，与MoS2/G和MoS2相比，MoS2/BG复合材料中MoS2纳米片具有更短的长度和更多的暴露边缘，并均匀地分散在B掺杂石墨烯上.在水热反应溶液中添加2.0 mmol H3BO3制得的MoS2/BG-2样品，其中的MoS2的晶格条纹出现较多的无序结构或缺陷，暴露出更多的边缘或缺陷位点.由图3还可以看出，全部样品中MoS2的层间距为0.92～0.96 nm，与其XRD分析结果一致.对于MoS2/BG-2样品，用扫描透射电镜和电子衍射能谱进行进一步的表征.结果表明，MoS2/BG-2样品的Mo、S、C、O和B元素的分布是均匀的.

如图3所示，用透射电子显微镜/高分辨率透射电子显微镜(transmission electron microscope/high resolution transmission electron microscope,TEM/HRTEM)进一步表征复合材料的微观结构.如图3(a)、(b)所示，MoS2样品由MoS2纳米片交错组成，具有少层数的结构[9].如图3(c)、(d)所示，对于MoS2/G复合材料，MoS2纳米片能均匀地分散在石墨烯上.如图3(e)～(j)所示，与MoS2/G和MoS2相比，MoS2/BG复合材料中MoS2纳米片具有更短的长度和更多的暴露边缘，并均匀地分散在B掺杂石墨烯上.在水热反应溶液中添加2.0 mmol H3BO3制得的MoS2/BG-2样品，其中的MoS2的晶格条纹出现较多的无序结构或缺陷，暴露出更多的边缘或缺陷位点.由图3还可以看出，全部样品中MoS2的层间距为0.92～0.96 nm，与其XRD分析结果一致.对于MoS2/BG-2样品，用扫描透射电镜和电子衍射能谱进行进一步的表征.结果表明，MoS2/BG-2样品的Mo、S、C、O和B元素的分布是均匀的.用光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)进一步分析表征MoS2/BG-2复合材料的元素组成及其化学态.如图4(a)所示，MoS2/BG-2样品含有Mo、S、C、B、O元素，其中O元素主要来源于石墨烯上残留的含氧官能团.图中，EB为结合能.对于MoS2/BG-2样品，石墨烯中B所占的原子百分比约为6.6%,Mo、S的物质的量之比为1∶2.1，符合MoS2的化学计量比.

【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni掺杂MoS2/石墨烯催化剂的制备及其电催化析氢活性[J]. 侯世成,任王瑜,朱清,陈卫祥.  浙江大学学报(工学版). 2019(08)



本文编号：3375475