掺杂二硫化钼/石墨烯复合材料的制备及其电催化析氢性能的研究

发布时间：2023-04-12 04:24

　　社会人口的不断增长和人们生活水准的日益提高,相伴而来的是对能源的旺盛需求。当前,大部分的能源供给形式都是以化石能源为主,例如,石油,煤和天燃气等。然而,化石燃料的大规模使用也导致了日益严重的环境问题。氢气作为一种清洁无污染的可持续能源,正受到社会的广泛关注。氢气不但可以直接作为能源载体,还可以通过燃料电池等转化成电能等其他能源利用形式。并且在整个利用过程中,具有高效率、零污染等优点。电解水是获得高纯氢最有效的一种方式。但是,目前高效、稳定、廉价的析氢催化剂的缺乏,成为制约氢气大规模应用的关键因素。由于MoS2具有接近于Pt等贵金属催化剂的吸附氢自由能,引起了科研人员的广泛重视。但是,MoS2作为一种半导体材料,其导电性差,并且MoS2的层与层之间存在范德华力的相互作用,容易造成层与层之间的相互堆积阻碍了 MoS2活性位点的暴露。这些因素都大大的影响了 MoS2作为析氢催化剂的应用。石墨烯的作为一种新兴材料,具有柔韧性好、比表面积大、可塑性强和良好的导电性等优点。石墨烯的应用,不但为MoS2提供的良好的负载基底,一定程度上抑制了 MoS2纳米片层之间的堆积,暴露了更多的活性位点,而且作为...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 清洁能源的分类
    1.2 氢能的研究
        1.2.1 氢气的简介
        1.2.2 氢气的用途
    1.3 制氢的方式
    1.4 电解水的方式和机理
    1.5 阴极析氢反应性能的评价参数
        1.5.1 电极活性
        1.5.2 材料稳定性
        1.5.3 塔菲尔斜率
        1.5.4 交换电流密度
        1.5.5 转换频率
        1.5.6 析氢吉布斯自由能(△G_H)
    1.6 析氢催化剂的研究进展
        1.6.1 贵金属及其改性催化剂
        1.6.2 非贵金属催化剂
    1.7 MoS₂在电催化析氢中的应用
        1.7.1 MoS₂的结构与特性
        1.7.2 提升MoS₂电催化活性的策略
    1.8 非金属催化剂—掺杂石墨烯
        1.8.1 掺杂石墨烯介绍
        1.8.2 掺杂石墨烯在析氢领域的研究
    1.9 本论文的研究内容
第二章 实验部分
    2.1 材料的制备
        2.1.1 化学试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 氧化石墨烯的制备
        2.2.1 氧化石墨烯的制备
    2.3 材料表征技术
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微分析(SEM)
        2.3.3 高分辨透射电子显微分析(HRTEM)
        2.3.4 拉曼光谱分析(Raman)
        2.3.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
    2.4 电催化性能测试
        2.4.1 电极催化剂的制备
        2.4.2 析氢催化测试方法
第三章 Ni掺杂MoS₂/石墨烯复合材料的电催化析氢性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Ni掺杂MoS₂石墨烯复合材料的制备
        3.2.2 Ni掺杂MoS₂/石墨烯复合材料的表征
        3.2.3 电化学析氢性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 晶体结构及形貌分析
        3.3.2 电催化析氢性能分析
    3.4 结论
第四章 MoS₂/硼掺杂石墨烯复合材料的合成及电催化析氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 MoS₂/B掺杂还原氧化石墨烯复合材料的制备
        4.2.2 MoS₂/B-doped RGO复合材料的表征
        4.2.3 电化学析氢性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 晶体结构及形貌分析
        4.3.2 电催化析氢性能
    4.4 结论
第五章 结论和展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简历



本文编号：3790423