【摘 要】
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能源是人类社会发展的推动力,随着经济社会的发展,人类社会对资源的需求不断加大,人类对地球资源的过度开发和使用导致了严重环境污染和资源匮乏,为人类社会的可持续发展埋下隐患。探索新型清洁能源的开发和利用技术势在必行,其中氢气以各项优势得到了广泛的研究,电解水制氢是目前使用最为广泛的方法,这一方法的研究重点就是电催化剂的设计和制备。本文选用碱性电解水作为析氢制备方法,实验对过渡金属硫族化合物(TMDCs
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能源是人类社会发展的推动力,随着经济社会的发展,人类社会对资源的需求不断加大,人类对地球资源的过度开发和使用导致了严重环境污染和资源匮乏,为人类社会的可持续发展埋下隐患。探索新型清洁能源的开发和利用技术势在必行,其中氢气以各项优势得到了广泛的研究,电解水制氢是目前使用最为广泛的方法,这一方法的研究重点就是电催化剂的设计和制备。本文选用碱性电解水作为析氢制备方法,实验对过渡金属硫族化合物(TMDCs)在碱性条件下的催化析氢性能进行了探究。过渡金属硫族化合物合成实验原料价格低廉,并且生产原料储量丰富,且具有良好的电化学性能,有望成为电催化析氢材料的替代品。引入硫原子提高过渡金属之间的协同效应,引入碲原子可以提高物质间层间距,从而达到减小物质材料电阻的作用。具体实验内容如下:1.通过简单水热法,以氧化石墨烯作为载体,硫脲作为硫源,将Mo、Ni、Co元素硫化负载在氧化石墨烯上制得过渡金属复合电极材料。将所制得的材料进行各项表征以及电化学测试,发现材料表面存在大量孔洞和褶皱,增加了材料的比表面积,使催化活性位点增多;在1.0 mol/L KOH电解质溶液中进行电化学性能测试,GO-2MS,2NS,2CS在碱性条件下具有良好的催化性能。在10 m A/cm~2的电流密度下,它的过电位达到283.2 m V,并且在扫描范围内具有较好的电流响应。此外,该合成材料具有良好的电容保持率和较低的电荷转移电阻,但是稳定性测试前后过电位增加,电流响应显著降低稳定性有待进一步优化。2.首先经过简单水热法制备的过渡金属碲化物,再在700℃的氮气环境下与高纯碲粉进行烧结,引入Te原子,制备出具有低电荷转移阻力,高催化活性的催化材料。Te原子的引入一方面增加了物质层间距,减小传递阻力,另一方面改变各元素之间配位方式,起到良好的协同作用。在10 m A/cm~2的电流密度下,GO-1MT,2NT,3CT的析氢过电位为191.7 m V,Tafel斜率低至42.05 m V/dec,并且在1500次CV曲线的稳定性测试之后能表现出较高的催化活性,拥有很好的稳定性能。
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