过渡金属硫属化合物结构的设计合成及电化学性能研究

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为了解决能源危机和环境污染问题,研究人员已经对清洁能源做出了相当大的关注,例如,水分解装置,可充电金属空气电池等作为化石燃料的替代品。上述的装置一般包括了三种基本的电化学反应,析氢反应(HER),氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER),而这些反应通常都需要高性能的电催化剂来促进它们的商业应用。值得注意的是,高效同步的三功能性电催化剂的发展,对于电化学设备,尤其是对于水分解装置和可充电金属空气电池,是非常有效的获取清洁能源的策略。本文主要研究了钼基纳米材料在电解水及锌-空电池领域的应用,主要的研究内容如下:(1)首先,通过水热和热处理的方式合成了Co9S8@MoS2核壳的异质结构。合成的Co9S8@MoS2核壳异质结构由均匀的纳米球组成,平均直径约为80纳米,并且拥有优异OER、HER和ORR的电催化性能,Co9S8@MoS2核壳异质结构的良好催化性能很可能是由于Co9S8和MoS2之间的协同效应。这一研究提出了一种设计非贵金属催化剂的策略,并且它具有良好的催化性能,甚至可与最先进的基于铂基电极和IrO2的电催化剂相媲美。(2)然后,我们又用同样的方法合成了Ni3S2@MoS2核壳结构的纳米球,并且将它作为一种双功能的催化剂用与电解水装置。用催化剂Ni3S2@MoS2装配得到了一个两电极的电解槽,在电流密度10 mA cm-2时,电压为1.7V。
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