硫化钨复合材料的制备及其电催化析氢性能研究

来源 :辽宁石油化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiuyujie
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电解水制氢是一种高效稳定、绿色低碳和价格低廉产氢方法,过渡金属硫化物因其高催化活性而被人们广泛应用于电解水制氢领域。在过渡金属硫化物中,二硫化钨(WS2)受到了研究学者的重点关注。然而传统单一的WS2因其导电率低,活性位点少等缺点限制了其在电化学析氢领域的应用。引入高导电物质和设计具有丰富活性位点的结构是未来提高催化剂析氢性能的重点研究方向。本文基于引入碳材料乙二胺的方式,通过高温硫化法分别制备了WS2/C复合材料和Pt-WS2/C复合材料,采用多种表征手段对复合材料的结构组成进行了分析,同时也对产物的电催化析氢性能进行了系统的研究,具体的研究内容如下:(1)以WO3/EDA为前驱体,硫脲为硫源,通过高温直接硫化法制备出片状结构WS2/C复合材料。对其结构组成、形貌进行了研究,并讨论了碳材料乙二胺用量对其结构及性能影响。通过对WS2/C复合材料进行电化学析氢性能测试,结果表明,WS2/C-67.5复合材料性能最佳,在0.5 M H2SO4电解液中,当电流密度为10 m A/cm~2时,所对应的过电位为163 m V,Tafel斜率为94 m V/dec,这主要归因于WS2/C复合材料的片状结构边缘在电化学析氢反应过程中提供了丰富的析氢活性位点,同时因为引入碳材料,复合材料的导电性也得到了提高,从而使WS2/C复合材料展现了良好的电催化析氢性能。(2)以H2WO4/EDA为前驱体,硫脲为硫源,通过高温直接硫化法制备出片状结构WS2/C复合材料,再通过原位水热法合成Pt-WS2/C复合材料。对其结构组成、形貌进行了研究,并讨论不同硫化温度对其结构及性能影响。通过对Pt-WS2/C复合材料进行电化学析氢性能测试,结果表明,硫化温度为700℃时,Pt-WS2/C-700复合材料性能最佳,在0.5 M H2SO4电解液中,当电流密度为10 m A/cm~2时,所对应的过电位为147 m V,Tafel斜率为94 m V/dec,这主要归因于Pt-WS2/C-700复合材料片状结构边缘在电化学析氢反应过程中提供了丰富的析氢活性位点,同时碳材料阻碍了WS2层与层间的团聚,使复合材料的结构边缘呈现出较多的析氢活性位点,进而其电催化析氢性能得到了改善。
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