二硫化钼纳米片/碳纳米纤维杂化材料的制备及其析氢性能
发布时间：2021-02-10 21:32
以碳纳米纤维（CNFs）作为负载基体和反应器采用静电纺丝技术和碳化工艺生长和调控二硫化钼（MoS2）纳米片。通过改变前驱体溶液浓度来调控纳米片的形貌和结构,利用MoS2纳米片的高催化活性和CNFs高比表面积、良好的稳定性以及高电导率的协同作用,研究不同形貌和结构的杂化纳米材料在电催化析氢方面的应用,探索杂化材料形貌与性能之间的潜在规律。运用多种分析测试技术对制备得到的纳米杂化材料进行表征,并对所制备的MoS2/CNFs杂化材料的电催化析氢性能（HER）进行研究,研究表明近似皮芯结构的MoS2/CNFs-10杂化材料的电催化析氢性能最好,初始析氢过电位在220 mV,Tafel斜率为110m V·dec-1。
【文章来源】：无机化学学报. 2017,33(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化
第4期万萌等：二硫化钼纳米片/碳纳米纤维杂化材料的制备及其析氢性能出一些小片的MoS2纳米片，这样的生长方式不仅增加了杂化材料的比表面积，也为析氢反应暴露更多的活性位点(图1e和f)。基于以上结果，通过调控前驱体溶液的浓度，可以获得不同结构和形貌的MoS2/CNFs纳米纤维。通过透射电子显微镜(TEM)，可以进一步观测MoS2纳米片的层状结构和层数。图2是不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化材料的TEM图。进一步说明随着前驱体溶液浓度的改变，材料的结构和形貌也会发生一系列变化。在高分辨TEM图(图2b、d和e)中分别观察到9、13和10层纳米片堆积的晶格条纹，每层纳米片的间距为0.65nm，这说明包裹CNFs的二维MoS2纳米片具有良好的结晶性。图2e中可以明显看到在包裹着CNFs的MoS2纳米片表面有许多细小的片状物质，这些小片与MoS2/CNFs-10杂化材料的SEM图(图2f)相一致。图3为二维MoS2/CNF纳米杂化材料的HAADF-STEM图，图中可以清楚地看到MoS2纳米片包裹着CNFs，部分的MoS2纳米片呈现翘起的状态，垂直于CNFs生长。STEM-EDX元素分布图显示了3种元素，红色、绿色和蓝色分别对应C、S和Mo元素。图3c中的C元素分布，C元素的信号区域与碳纳米纤维的形貌吻合。图3d和e分别表示S和Mo元素的STEM-EDX图，表明MoS2在CNF上是均匀生长的。从二维MoS2纳米片的线扫EDX图(图4)可以看出，碳元素信号主要来自于CNFs，Mo和S元素的信号很强，这表明了MoS2纳米片在结晶生长过程中并没有其他元素掺杂进来，这与前面的STEM-EDX元素分布图是相吻合的。(a,b)MoS2/CNFs-5,(c,d)MoS2/CNFs-7,(e,f)MoS2/CNFs-10图1不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化材料的SEM图Fig.1SEMimagesofM
呱‥DX图(图4)可以看出，碳元素信号主要来自于CNFs，Mo和S元素的信号很强，这表明了MoS2纳米片在结晶生长过程中并没有其他元素掺杂进来，这与前面的STEM-EDX元素分布图是相吻合的。(a,b)MoS2/CNFs-5,(c,d)MoS2/CNFs-7,(e,f)MoS2/CNFs-10图1不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化材料的SEM图Fig.1SEMimagesofMoS2/CNFs(a,b)MoS2/CNFs-5,(c,d)MoS2/CNFs-7,(e,f)MoS2/CNFs-10图2不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化材料的TEM图Fig.2TEMandHRTEMimagesofMoS2/CNFs图3MoS2/CNFs-10杂化材料的元素分布图Fig.3STEM-EDSelementmappingimagesoftheMoS2/CNFs-10图4MoS2/CNFs-10杂化材料的线扫元素分布图Fig.4Line-scanEDXspectraofMoS2/CNFs-10597
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同Co含量对纳米多孔Ni-Co结构及析氢催化性能的影响[J]. 冯基伟,周琦. 无机化学学报. 2019(10)
[2]石墨烯负载超薄二硫化钼杂化材料的电催化析氢性能[J]. 郭树旺,高占勇,宋金玲,布林朝克,张邦文. 无机化学学报. 2019(07)
硕士论文
[1]氮掺杂石墨烯量子点复合材料的制备及超级电容器性能研究[D]. 庄晓旭.内蒙古科技大学 2020
[2]掺杂二硫化钼负载石墨烯的可控制备及其电催化析氢性能[D]. 郭树旺.内蒙古科技大学 2019
[3]三维碳骨架基复合材料改性及析氢性能研究[D]. 李文.江西理工大学 2019
本文编号：3028022
【文章来源】：无机化学学报. 2017,33(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化
第4期万萌等：二硫化钼纳米片/碳纳米纤维杂化材料的制备及其析氢性能出一些小片的MoS2纳米片，这样的生长方式不仅增加了杂化材料的比表面积，也为析氢反应暴露更多的活性位点(图1e和f)。基于以上结果，通过调控前驱体溶液的浓度，可以获得不同结构和形貌的MoS2/CNFs纳米纤维。通过透射电子显微镜(TEM)，可以进一步观测MoS2纳米片的层状结构和层数。图2是不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化材料的TEM图。进一步说明随着前驱体溶液浓度的改变，材料的结构和形貌也会发生一系列变化。在高分辨TEM图(图2b、d和e)中分别观察到9、13和10层纳米片堆积的晶格条纹，每层纳米片的间距为0.65nm，这说明包裹CNFs的二维MoS2纳米片具有良好的结晶性。图2e中可以明显看到在包裹着CNFs的MoS2纳米片表面有许多细小的片状物质，这些小片与MoS2/CNFs-10杂化材料的SEM图(图2f)相一致。图3为二维MoS2/CNF纳米杂化材料的HAADF-STEM图，图中可以清楚地看到MoS2纳米片包裹着CNFs，部分的MoS2纳米片呈现翘起的状态，垂直于CNFs生长。STEM-EDX元素分布图显示了3种元素，红色、绿色和蓝色分别对应C、S和Mo元素。图3c中的C元素分布，C元素的信号区域与碳纳米纤维的形貌吻合。图3d和e分别表示S和Mo元素的STEM-EDX图，表明MoS2在CNF上是均匀生长的。从二维MoS2纳米片的线扫EDX图(图4)可以看出，碳元素信号主要来自于CNFs，Mo和S元素的信号很强，这表明了MoS2纳米片在结晶生长过程中并没有其他元素掺杂进来，这与前面的STEM-EDX元素分布图是相吻合的。(a,b)MoS2/CNFs-5,(c,d)MoS2/CNFs-7,(e,f)MoS2/CNFs-10图1不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化材料的SEM图Fig.1SEMimagesofM
呱‥DX图(图4)可以看出，碳元素信号主要来自于CNFs，Mo和S元素的信号很强，这表明了MoS2纳米片在结晶生长过程中并没有其他元素掺杂进来，这与前面的STEM-EDX元素分布图是相吻合的。(a,b)MoS2/CNFs-5,(c,d)MoS2/CNFs-7,(e,f)MoS2/CNFs-10图1不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化材料的SEM图Fig.1SEMimagesofMoS2/CNFs(a,b)MoS2/CNFs-5,(c,d)MoS2/CNFs-7,(e,f)MoS2/CNFs-10图2不同浓度前驱体溶液制备的MoS2/CNFs杂化材料的TEM图Fig.2TEMandHRTEMimagesofMoS2/CNFs图3MoS2/CNFs-10杂化材料的元素分布图Fig.3STEM-EDSelementmappingimagesoftheMoS2/CNFs-10图4MoS2/CNFs-10杂化材料的线扫元素分布图Fig.4Line-scanEDXspectraofMoS2/CNFs-10597
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同Co含量对纳米多孔Ni-Co结构及析氢催化性能的影响[J]. 冯基伟,周琦. 无机化学学报. 2019(10)
[2]石墨烯负载超薄二硫化钼杂化材料的电催化析氢性能[J]. 郭树旺,高占勇,宋金玲,布林朝克,张邦文. 无机化学学报. 2019(07)
硕士论文
[1]氮掺杂石墨烯量子点复合材料的制备及超级电容器性能研究[D]. 庄晓旭.内蒙古科技大学 2020
[2]掺杂二硫化钼负载石墨烯的可控制备及其电催化析氢性能[D]. 郭树旺.内蒙古科技大学 2019
[3]三维碳骨架基复合材料改性及析氢性能研究[D]. 李文.江西理工大学 2019
本文编号：3028022
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