【摘 要】
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随着世界能源危机的日益加剧,开发新能源已经成为亟待解决的问题。氢能作为一种高效清洁的能源受到越来越广泛的关注。电解水析氢反应是制氢的高效途径之一。发展这项技术的关键在于寻找高效而低廉的电催化剂。Pt基电催化剂是目前活性最高的制氢催化剂,但考虑到Pt金属成本高、地壳含量低等问题,发展高效的非贵金属电催化剂成为该领域重要研究课题。研究表明,钼基材料作为析氢（氧）电催化剂具有导电性高、电催化活性好、结构
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随着世界能源危机的日益加剧,开发新能源已经成为亟待解决的问题。氢能作为一种高效清洁的能源受到越来越广泛的关注。电解水析氢反应是制氢的高效途径之一。发展这项技术的关键在于寻找高效而低廉的电催化剂。Pt基电催化剂是目前活性最高的制氢催化剂,但考虑到Pt金属成本高、地壳含量低等问题,发展高效的非贵金属电催化剂成为该领域重要研究课题。研究表明,钼基材料作为析氢（氧）电催化剂具有导电性高、电催化活性好、结构稳定、价格低廉等优势,在电催化领域具有很好的应用前景,有望代替贵金属铂。本论文以具有特殊结构导向作用及小尺寸的杂多酸为前驱体,设计了一系列高效的、低成本的且具有新颖结构的钼基材料析氢（氧）催化剂,取得的成果如下:（1）表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵（简称OTAC）和Strandberg型杂多酸（NH4）4[（HPO3）2Mo5O15]·4H2O（简称P2Mo5）采用共沉淀法得到复合材料（Surfactants Encapsulalted Polyoxometalates,简称SEPs）,并以此为前驱体,在H2/Ar混合气氛下,采用程序升温一步法合成出Mo P-Mo2C@C。为提高催化剂的析氢性能,对催化剂进行杂原子掺杂,并对其进行原料摩尔比调控,生成Mo P-Mo2C@NPC和Mo P-Mo2C@NC,并将其作为阴极析氢催化剂探究其对催化性能的影响。结果显示原料比为1:3:9的Mo P-Mo2C@NPC催化剂在室温下酸性溶液中表现出最优的电化学析氢性能。（2）将上述表面活性剂和杂多酸分别替换为十六烷基三甲基溴化铵（简称CTAB）和Anderson型杂多酸（NH4）3[Ni Mo6O24H6]（简称Ni Mo6）,采用相同的方法制备出Ni-Mo2C@NPC,Ni-Mo2C@NC和Ni-Mo2C@C,并将其作为阴极析氢催化剂探究其对催化性能的影响。结果显示原料摩尔比为1:6:9的Ni-Mo2C@NPC催化剂在室温下酸碱性溶液中均表现出最优的电催化析氢性能。（3）以Anderson型杂多酸（NH4）3[Co Mo6O24H6]（简称Co Mo6）为前驱体,还原氧化石墨烯RGO为载体,组装得到Co Mo6/RGO复合材料,并以此料为前驱体,在H2/Ar混合气氛下,采用程序升温一步法合成出Co-Mo2C/RGO复合材料,为提高催化剂的析氢性能,对杂多酸进行离子交换,并探究离子交换后的催化剂Co2.5-Mo2C/RGO和Co2-Mo2C/RGO对析氢性能的影响。结果表明Co2.5-Mo2C/RGO催化剂在室温下酸性溶液中表现出最优的析氢性能。（4）同样采用Co Mo6为前驱体,金属有机骨架MIL-101（Fe）为载体,采用浸渍法合成复合材料Co Mo6@MIL-101（Fe）。采用与上一章相同的方法制备出Co2.5-Mo2C-Fe7C3,Co2-Mo2C-Fe7C3和Co-Mo2C-Fe7C3催化剂。结果表明Co2.5-Mo2C-Fe7C3其在室温下酸性溶液中表现出最优的析氢性能。（5）将Evans–Showell型杂多酸（NH4）6[Co2Mo10O38H4](简称Co2Mo10)为前驱体,硫脲为硫源,采用水热法合成出Co2Mo10SX/CC,并分别探讨离子交换及不同硫化温度对电催化性能的影响。结果表明在室温下酸性溶液中,210℃硫化温度下的Co5Mo10SX/CC只有HER性能且优于其他参比材料。而在在室温下碱性溶液中,210℃硫化温度下的Co5Mo10SX/CC具有最优的HER,OER及全解水性能。
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