碳化钼/碳纳米片复合材料的制备及析氢性能研究

发布时间：2024-07-05 04:10

　　为了解决Pt基催化剂成本较高的问题,使用电弧放电和高温碳化两步法制备了一种碳纳米片负载碳化钼纳米颗粒的非贵金属催化剂。通过X-射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对催化剂的晶体结构、形貌、碳化钼颗粒尺寸进行了表征分析。结果表明,700℃碳化得到的碳化钼/碳纳米片复合催化剂(Mo₂C/CNS)在酸性电解质溶液中表现出优异的析氢性能。在-10 mA/cm²的电流密度下过电位为-221 mV,塔菲尔(Tafel)斜率为68.1 mV/dec,并且1 000圈CV扫描后过电位没有明显下降,显示出优异的稳定性。

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【部分图文】：

图2MoOx/CNS(a,b)、Mo2C/CNS-700(c,d)、Mo2C/CNS-800(g,h)的TEM图和粒径统计图以及Mo2C/CNS-700的HRTEM图(e)和SAED图(f)

由图2aMoOx/CNS样品的TEM图可知,纳米颗粒均匀负载在碳纳米片上,粒径统计结果(图2b)显示平均粒径为7.11nm。这是因为在电弧放电过程中,高温蒸发出的碳纳米片与溶液中的钼前躯体发生反应,使钼酸根离子热分解后锚钉在碳纳米片层之中。由图2cMo2C/CNS-700的....

图1MoOx/CNS、MoOx/CNS-600、Mo2C/CNS-700和Mo2C/CNS-800的XRD谱图

由图1可知,MoCx/CNS样品可以发现在26.2°处的衍射峰为C的(002)晶面特征峰,在26.03,36.78,53.51,60.20,66.45°处衍射峰分别对应着MoO2(-111)、(200)、(-312)、(031)和(202)晶面(PDF#32-0671),在40.....

图3MoOx/CNS、MoOx/CNS-600、Mo2C/CNS-700、Mo2C/CNS-800和商用Pt/C催化剂在0.5mol/L的H2SO4溶液中的LSV曲线(a)和其对应的塔菲尔曲线(b)

Tafel斜率是表现HER能力的另一个重要参数。对测试获得的Tafel曲线采用塔菲尔公式进行线性拟合,公式为|η|=a+blog(|j|),其中η为过电位,j为电流密度,b是所求Tafel斜率[12]。在相同电流密度下,过电位越小,如果Tafel斜率越小,表明在很小的过电位....

图4MoOx/CNS-600,Mo2C/CNS-700,Mo2C/CNS-800的Nyquist曲线(a)和Mo2C/CNS-700催化剂的稳定性测试(b)

另外稳定性也是衡量HER催化剂的重要指标之一。由图4b可知,在经过1000圈CV曲线扫描之后,Mo2C/CNS-700在10mA/cm2电流密度下过电位只有轻微的下降(4mV),表明了该复合催化剂具有优异的电化学反应稳定性。3结论

本文编号：4001017