MoS 2x Se 2（1-x） 和CoSe 2 /MoSe 2 的制备及其电催化性能研究
发布时间：2021-03-04 05:06
能源短缺及能源消耗所带来的环境问题已经威胁到了人类的生产生活,而氢能作为一种理想的二次能源,具有十分广阔的应用前景,因此寻找一种高效、清洁和可持续的方法来制备氢气十分关键。电解水为氢气的大规模生产提供了一种有效的办法,但目前电解水制氢所使用的电极催化剂是贵金属及其化合物,由于其储量低,成本高,限制了电解水制氢技术的发展,因此,寻找一种合适的非贵金属催化剂是解决制氢技术问题的关键所在。本论文制备了过渡金属三元化合物MoS2x Se2（1-x）和CoSe2/MoSe2复合材料,并研究了其电催化性能。MoS2x Se2（1-x）样品通过一步水热法合成,利用XRD、Raman、TEM、Element-mapping和XPS等手段对材料组成、结构和形貌等进行表征。测试结果表明MoS2xSe2（1-x）三元化合物样品是由卷曲的纳米片组成,呈现纳米花的形貌,与制备的MoS2和MoSe2相比,晶面间距扩大,纳米片尺寸减小,缺陷增加。在0.5 mol/L的H2SO4中对制备的MoS2x Se2（1-x）、MoSe2和MoS2分别进行HER测试,发现三元化合物MoS2x Se2（1-x）催化活性高于二元化...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氢气可再生能源分布式发电系统的理想蓝图
如图1-2 所示。第一个步骤为初级放电反应（Volmer 反应）：H+(aq) + e + → Hads ，氢离子在电极表面放电，吸附在电极表面形成氢原子。吸附在电极表面的氢原子可以通过两种方式产生氢气。一种是电化学脱附过程（Heyrovsky 反应）：Hads +H+aq + e → H2(g) + ，氢离子与吸附在电极表面的的氢原子反应生成氢气；另外一种是复合脱附反应（Tafel 反应）：2Hads → H2(g) + 2 ，两个吸附在电极表面的氢原子直接复合产生氢气。对于一个完整的电催化析氢反应过程，氢气分子的产生通常为上述步骤的组合，无论析氢反应沿 Heyrovsky 反应路线或是 Tafel 反应路线或者两者共同参与发生，Volmer 反应总是首先发生。对于析氢反应，确定决速步骤是是十分重要的。如果 Volmer 反应为决速步，那么需要加快电子的转移，如增加电极表面的边缘活性位点，从而为氢吸附提供更多的活性中心；如果氢脱附是决速步，那么需要提高氢气脱附速率，如可以通过提高电极的物理参数（如表面粗糙度），即可提高电极的反应面积或者抑制气泡生长，从而提高电解速率。图 1-2 酸性溶液中在电极表面的析氢反应的机制[15]1.3 电化学析氢反应的性能参数在析氢反应中，无论是哪种反应机理，Volmer 反应是析氢反应的必经步骤
活性的一个指标。因此可以将金属表面对氢原子的吸自由能ΔGH*来衡量，ΔGH*能够反映析氢催化剂的本征理论（DFT）能够计算ΔGH*的理论值，从而为材料的。如图 1-3 所示，交换电流密度与ΔGH*之间的关系曲火山的顶点，具有近乎为零的ΔGH*和最高的交换电流是最好的析氢反应催化剂[17]。位于铂右侧的金属对氢成吸附态氢原子的过程中，氢原子不稳定容易脱附，子浓度低，因此相应的反应活性降低；另一方面，位吸附能力太强，很容易形成吸附态氢原子，不易脱附，所以相应的反应活性降低。因此，金属对氢原子的因此，需要寻找一种ΔGH*接近于零的催化剂，在火山*最接近零，对氢原子的吸附能力适中，且具有较高的应具有较高的催化活性。因此，通过理论计算ΔGH*的具有良好析氢性能的判据，该材料不仅仅局限于纯金金属化合物等也适用。
【参考文献】：
博士论文
[1]二维氮化碳与二硫（硒）化钼的设计合成及其光/电催化析氢研究[D]. 银颖.哈尔滨工业大学 2017
[2]二硒化钼基低维纳米结构的可控制备、电子结构调控及电催化性质的研究[D]. 周晓丽.中国科学技术大学 2016
本文编号：3062615
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氢气可再生能源分布式发电系统的理想蓝图
如图1-2 所示。第一个步骤为初级放电反应（Volmer 反应）：H+(aq) + e + → Hads ，氢离子在电极表面放电，吸附在电极表面形成氢原子。吸附在电极表面的氢原子可以通过两种方式产生氢气。一种是电化学脱附过程（Heyrovsky 反应）：Hads +H+aq + e → H2(g) + ，氢离子与吸附在电极表面的的氢原子反应生成氢气；另外一种是复合脱附反应（Tafel 反应）：2Hads → H2(g) + 2 ，两个吸附在电极表面的氢原子直接复合产生氢气。对于一个完整的电催化析氢反应过程，氢气分子的产生通常为上述步骤的组合，无论析氢反应沿 Heyrovsky 反应路线或是 Tafel 反应路线或者两者共同参与发生，Volmer 反应总是首先发生。对于析氢反应，确定决速步骤是是十分重要的。如果 Volmer 反应为决速步，那么需要加快电子的转移，如增加电极表面的边缘活性位点，从而为氢吸附提供更多的活性中心；如果氢脱附是决速步，那么需要提高氢气脱附速率，如可以通过提高电极的物理参数（如表面粗糙度），即可提高电极的反应面积或者抑制气泡生长，从而提高电解速率。图 1-2 酸性溶液中在电极表面的析氢反应的机制[15]1.3 电化学析氢反应的性能参数在析氢反应中，无论是哪种反应机理，Volmer 反应是析氢反应的必经步骤
活性的一个指标。因此可以将金属表面对氢原子的吸自由能ΔGH*来衡量，ΔGH*能够反映析氢催化剂的本征理论（DFT）能够计算ΔGH*的理论值，从而为材料的。如图 1-3 所示，交换电流密度与ΔGH*之间的关系曲火山的顶点，具有近乎为零的ΔGH*和最高的交换电流是最好的析氢反应催化剂[17]。位于铂右侧的金属对氢成吸附态氢原子的过程中，氢原子不稳定容易脱附，子浓度低，因此相应的反应活性降低；另一方面，位吸附能力太强，很容易形成吸附态氢原子，不易脱附，所以相应的反应活性降低。因此，金属对氢原子的因此，需要寻找一种ΔGH*接近于零的催化剂，在火山*最接近零，对氢原子的吸附能力适中，且具有较高的应具有较高的催化活性。因此，通过理论计算ΔGH*的具有良好析氢性能的判据，该材料不仅仅局限于纯金金属化合物等也适用。
【参考文献】：
博士论文
[1]二维氮化碳与二硫（硒）化钼的设计合成及其光/电催化析氢研究[D]. 银颖.哈尔滨工业大学 2017
[2]二硒化钼基低维纳米结构的可控制备、电子结构调控及电催化性质的研究[D]. 周晓丽.中国科学技术大学 2016
本文编号：3062615
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3062615.html
