低维层状二硫化铼纳米片光电解水制氢应用研究

发布时间：2023-05-27 18:59

　　化石能源的大规模使用,导致日益严重的能源危机和环境污染。因此,人类迫切需要探索新的能源,以减少对化石燃料的依赖。氢能是一种无碳、高能量密度的清洁能源,作为能源载体有着巨大的潜力。利用太阳能、风能等可再生能源通过催化剂进行析氢反应(HER)是一种有效制造氢气的途径。到目前为止,贵金属Pt仍然是活性最好的析氢催化剂,但是因为其昂贵的价格和稀有性,难以实现工业化大规模应用。在科研人员寻求高效稳定、储量丰富的析氢催化剂的进程中,以二硫化钼(MoS2)为代表的层状过渡金属硫化物(TMDs)因为具备相对优越的边界位点活性而受到广泛关注和研究。MoS2作为电催化剂和助催化剂已经广泛地被研究应用于电催化HER,但MoS2催化剂HER活性受到有限边缘活性位点和低电导率两大关键瓶颈的限制。近年来,很多方案被报道用于设计具有更多活性位点和更高电导率的MoS2催化剂以增强HER活性,取得了显著的进展。然而大部分研究仅致力于提高催化剂电催化活性,很少有工作关注电催化剂本身是否能够集成其他驱动力,尤其是可再生的太阳能,从而耦合增强HER效能。二硫化铼(ReS2)被发现是TMDs家族中的一个独特成员,其层间弱相互作...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电催化产氢的基本原理及其性能评估
        1.2.1 电催化产氢的基本原理
        1.2.2 电催化剂的性能评估
    1.3 光催化产氢和光电化学裂解水的基本原理及性能评估
        1.3.1 光催化产氢和光电化学裂解水的基本原理
        1.3.2 光催化产氢和光电化学裂解水的性能评估
    1.4 二硫化铼的基本性质
    1.5 二硫化铼在催化制氢领域中的研究进展
    1.6 本论文主要的研究内容和目的
    参考文献
第二章 二硫化铼具有光电集成析氢活性的识别
    2.1 引言
    2.2 样品制备与表征
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 制备方法
        2.2.3 表征手段
        2.2.4 电化学测试
    2.3 计算方法
        2.3.1 吸附氢自由能的计算
        2.3.2 活性位点数量的计算
        2.3.3 转换频率的计算
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 二硫化铼的形貌与微结构
        2.4.2 二硫化铼的光学性质和电子能带结构
        2.4.3 二硫化铼催化活性的评估
        2.4.4 二硫化铼光辅助下电催化产氢性能及产氢机制
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 二硫化铼集成p型硅阴极提高光电化学析氢性能
    3.1 引言
    3.2 样品制备与表征
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 制备方法
        3.2.3 电极制备
        3.2.4 表征手段
        3.2.5 光电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 p-Si/ReS₂复合结构的形貌与微结构
        3.3.2 p-Si/ReS₂复合结构的光学性质和光电催化产氢性能的评估
        3.3.3 p-Si/ReS₂复合结构的光电催化产氢机制
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 二硫化铼集成二氧化钛纳米纤维增强光催化析氢性能
    4.1 引言
    4.2 样品制备与表征
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 制备方法
        4.2.3 表征手段
        4.2.4 光催化产氢测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 三维枝叶状TiO₂@ReS₂异质结的形貌与微结构
        4.3.2 三维枝叶状TiO₂@ReS₂异质结的光学性质和带隙
        4.3.3 三维枝叶状TiO₂@ReS₂异质结的光催化产氢
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 总结和展望
    参考文献
致谢与感悟
攻读硕士学位期间论文发表和专利申报情况



本文编号：3824083