在化石能源面临枯竭和环境问题日益严峻的情况下,氢能因其无毒无污染、燃烧热能高、且产物可循环利用等优点成为一种理想的高效、安全、清洁无污染的绿色能源。电解水制氢是目前最有前景、最洁净的制氢方法之一,但实现工业化仍存在耗电量大这一问题。为了降低能耗,利用太阳能光解水或光电分解水制氢是节能的理想方案。因此,开发和研究高效催化析氢电极具有重要的理论意义和实用价值。本论文主要围绕钼硫化合物的催化析氢性能开展研究工作。利用XPS、SEM、TEM等表征方法对制备的电极进行表征,并详细研究电极的催化析氢性能。具体工作如下:(1)以金属钼网和硫脲作为前驱物,水热合成纳米片状硫化钼电极,并研究了其组成、形貌、结构以及电催化产氢性能。研究结果表明,200℃下生长在钼网上的硫化钼纳米片表现出良好的析氢活性,析氢过电位为120 mV,塔菲尔斜率为46 mV/dec,比生长在钼箔表面的硫化钼纳米片活性高。(2)利用金属催化化学刻蚀法制备硅纳米线阵列,并对其表面进行钼硫簇修饰。结果表明,与平面硅相比,硅纳米线阵列具有更大的比表面积及更好的光吸收和亲水性,为光电化学反应提供更多的活性位点。经过钼硫簇(Mo3S13)修饰后,硅光阴极的光电催化制氢效率得到大幅度提高。在模拟太阳光中低能量光子(波长>590 nm)辐照下,硅纳米线电极产生光电流的起始电位为0.3 V(相对于可逆氢电极),极限电流可达到15mA/cm2。本论文的创新点在于:(1)利用钼网自身的网状结构构筑三维的硫化钼催化剂,而这种网状结构有利于电解液扩散到电极表面,加快电子的转移,从而提高电极的析氢性能;钼网本身即为基底,可直接接入电路无需其他粘合剂。(2)构筑纳米硅线阵列可以增强电极亲水性和对光的吸收,而且纳米线结构比平面有着更高的比表面积和更多的表面缺陷;纳米阵列有助于钼硫簇[Mo3S13]2-在电极表面的粘附和分散;修饰的纳米线阵列硅光阴极表现出优越的析氢性能。