Co 9 S 8 /MoS 2 异质结构的构筑及电催化析氢性能研究
发布时间：2021-12-10 08:03
利用前驱物形貌导向法,成功制备了Co9S8/MoS2异质结构催化剂,该催化剂在碱性析氢反应（HER）中表现出优异的催化活性及稳定性,其在10m A·cm-2处的过电势仅为84m V.通过X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、电子自旋共振（ESR）、拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）和同步辐射（XAFS）等表征,证明了CoS2/MoS2在H2氛围下煅烧形成Co9S8/MoS2的过程中,CoS2中Co的配位模式从部分八面体向Co9S8中的四面体转变,这种转变可活化MoS2的惰性平面,从而使其更有利于吸附H*.除此之外,接触角数据表明:该催化剂具有良好的亲水性,有利于电解液渗透及气体分子的迅速扩散,从而促进HER反应速率.由于异质结构间具有强烈的相互作用,该催化剂可表现出良好的结构稳定性.本工作基于Co9S8/MoS2异质结构的成功构筑及对其HE...
【文章来源】：化学学报. 2020,78(12)北大核心SCICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Co9S8/Mo S2-300的(a) XRD,(b) TEM谱图和(c) HRTEM谱图.(d)Co9S8/Mo S2-X的ESR光谱
图S7a和图4g分别为Co S2/Mo S2和Co9S8/Mo S2-300的Co K-edge的EXAFS光谱小波转换情况,相比之下,Co出现在不同的位置,表明Co存在不同的构型.图S7b和图4h分别为Co S2/Mo S2和Co9S8/Mo S2-300的Mo K-edge的EXAFS光谱小波转换图,出现在相同的位置.数据表明:Co在不同材料中具有不同的状态,Mo在不同材料中具有相同的状态,验证了Co的变化促进Mo S2中基平面S的活化.2.2 电化学测试
图S5的TEM能谱(EDS)数据与图S6的元素分布(mapping)表明,Co9S8/Mo S2-300由Co,Mo,S三种元素组成,且各元素均匀分布.Co9S8/Mo S2-X材料XRD的变化如图2a所示,随着H2的煅烧温度升高,Co9S8相峰的衍射强度逐渐增强,整体出峰位置无明显变化.因此将Mo S2的(002),(100)和(110)晶面衍射放大至如图2b所示,衍射角度的变化情况总结如表S1,这三个衍射峰均向衍射角增大的方向移动.数据表明:经过H2处理,Mo S2的(002),(100)和(110)的晶面被压缩,导致晶面间距变小,这与图1c和图S4b中HRTEM的结论一致.系列Co9S8/Mo S2-X和Co S2/Mo S2的Raman光谱如图2c所示,随着温度升高,402 cm-1处Mo S2的面外振动[33]模式(A1g)相比于面内(E12g) 378 cm-1处的振动增强,这表明H2气氛下的煅烧对于Mo S2基平面处的影响增强,使基平面产生了与边缘处同样的振动效应.图2d为Co9S8/Mo S2-X的Co 2p XPS图,随着温度升高,Co的结合能大小发生了偏移.图2e为Mo 3d的XPS测试,Mo的结合能并未因煅烧温度的不同而偏移.图2f为S 2p的XPS谱图,不同煅烧温度下的Mo S2/Co9S8-X材料中,Mo—S的含量随着温度升高而减少,即Mo S2的含量在减少.这些数据表明:Co—S键的变化,对Mo S2基平面中的S起活化作用.
【参考文献】：
期刊论文
[1]放氢交叉偶联反应[J]. 董奎,刘强,吴骊珠. 化学学报. 2020(04)
[2]光催化有机物偶联/芳构化放氢反应研究进展[J]. 陈锋,陈浩,吴庆安,罗书平. 有机化学. 2020(02)
[3]S—H键和N—H键交叉偶联放氢制备亚磺酰胺[J]. 刘文强,杨修龙,佟振合,吴骊珠. 化学学报. 2019(09)
[4]金属有机骨架材料在催化中的应用[J]. 黄刚,陈玉贞,江海龙. 化学学报. 2016(02)
[5]金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展[J]. 王瀛,张丽敏,胡天军. 化学学报. 2015(04)
[6]多金属氧酸盐催化的水氧化研究进展[J]. 宋芳源,丁勇,赵崇超. 化学学报. 2014(02)
本文编号：3532211
【文章来源】：化学学报. 2020,78(12)北大核心SCICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Co9S8/Mo S2-300的(a) XRD,(b) TEM谱图和(c) HRTEM谱图.(d)Co9S8/Mo S2-X的ESR光谱
图S7a和图4g分别为Co S2/Mo S2和Co9S8/Mo S2-300的Co K-edge的EXAFS光谱小波转换情况,相比之下,Co出现在不同的位置,表明Co存在不同的构型.图S7b和图4h分别为Co S2/Mo S2和Co9S8/Mo S2-300的Mo K-edge的EXAFS光谱小波转换图,出现在相同的位置.数据表明:Co在不同材料中具有不同的状态,Mo在不同材料中具有相同的状态,验证了Co的变化促进Mo S2中基平面S的活化.2.2 电化学测试
图S5的TEM能谱(EDS)数据与图S6的元素分布(mapping)表明,Co9S8/Mo S2-300由Co,Mo,S三种元素组成,且各元素均匀分布.Co9S8/Mo S2-X材料XRD的变化如图2a所示,随着H2的煅烧温度升高,Co9S8相峰的衍射强度逐渐增强,整体出峰位置无明显变化.因此将Mo S2的(002),(100)和(110)晶面衍射放大至如图2b所示,衍射角度的变化情况总结如表S1,这三个衍射峰均向衍射角增大的方向移动.数据表明:经过H2处理,Mo S2的(002),(100)和(110)的晶面被压缩,导致晶面间距变小,这与图1c和图S4b中HRTEM的结论一致.系列Co9S8/Mo S2-X和Co S2/Mo S2的Raman光谱如图2c所示,随着温度升高,402 cm-1处Mo S2的面外振动[33]模式(A1g)相比于面内(E12g) 378 cm-1处的振动增强,这表明H2气氛下的煅烧对于Mo S2基平面处的影响增强,使基平面产生了与边缘处同样的振动效应.图2d为Co9S8/Mo S2-X的Co 2p XPS图,随着温度升高,Co的结合能大小发生了偏移.图2e为Mo 3d的XPS测试,Mo的结合能并未因煅烧温度的不同而偏移.图2f为S 2p的XPS谱图,不同煅烧温度下的Mo S2/Co9S8-X材料中,Mo—S的含量随着温度升高而减少,即Mo S2的含量在减少.这些数据表明:Co—S键的变化,对Mo S2基平面中的S起活化作用.
【参考文献】：
期刊论文
[1]放氢交叉偶联反应[J]. 董奎,刘强,吴骊珠. 化学学报. 2020(04)
[2]光催化有机物偶联/芳构化放氢反应研究进展[J]. 陈锋,陈浩,吴庆安,罗书平. 有机化学. 2020(02)
[3]S—H键和N—H键交叉偶联放氢制备亚磺酰胺[J]. 刘文强,杨修龙,佟振合,吴骊珠. 化学学报. 2019(09)
[4]金属有机骨架材料在催化中的应用[J]. 黄刚,陈玉贞,江海龙. 化学学报. 2016(02)
[5]金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展[J]. 王瀛,张丽敏,胡天军. 化学学报. 2015(04)
[6]多金属氧酸盐催化的水氧化研究进展[J]. 宋芳源,丁勇,赵崇超. 化学学报. 2014(02)
本文编号：3532211
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