氢能是取代化石燃料的一种清洁的能源载体,可以用来缓解全球变暖问题。又因为氢能与可再生能源储存有关且为它提供能量而不排放二氧化碳。因此,氢气的制备、存储与应用吸引了巨大的科学兴趣。近年来,电解槽分解水是最有希望规模化的一种高效生产氢的方式。而目前析氢性能最高的催化材料是Pt族金属,但过于稀缺和造价成本太高而不能广泛使用。所以探索高活性、低成本和含量充足的非贵金属催化剂势在必行。过去几年,非贵金属材料MoS₂因展示了其优越的析氢性能而受到巨大的关注且因成本低、资源丰富已经被广泛应用于能量储存和析氢领域。然而,MoS₂片层的固有堆积特性严重减少暴露的活性位点数,另外,沿着两个垂直堆叠的S-Mo-S夹层使得导电率极低,从而导致MoS₂活性降低。所以试图增加暴露在外的边缘活性位点数和阻止MoS₂片层堆积和团聚问题至关重要。鉴于此,本论文报道了以石墨烯气凝胶为基底复合MoS₂策略,合成尺寸可控的MoS₂/RGO气凝胶催化剂及其Ni辅助MoS₂/RGO催化材料,这种催化材料在碱性环境测试显示具有超强的稳定性和析氢活性。1.我们合成的三维MoS₂/RGO复合气凝胶具有很好活性和稳定性,这是因为氧化还原石墨烯有优越的导电能力且能同MoS₂相互耦合,极大增加了复合气凝胶催化稳定性。而催化活性得益于MoS₂丰富的析氢活性位点和RGO气凝胶三维结构,这种结构使得复合物充分接触电解液,并且它们在电化学析氢上起到相互协同作用。在1.0 M KOH溶液中电流密度为10 mA/cm²时的过电位为225 mV,优于最近报道的许多非贵金属在碱性环境中的催化性能。另外,在经过24 h不断的电解,其过电位依然保持在245 mV。表明了MoS₂/RGO具有非常好的稳定性。Tafel斜率为79 mV/dec,说明MoS₂/RGO在碱性环境析氢过程服从Volmer–Heyrovsky机理。2.Ni辅助MoS₂/RGO复合气凝胶也是通过冷冻干燥-热分解两步策略制备,研究方法同三维MoS₂/RGO气凝胶一样。由分析可知,Ni、MoS₂和RGO三元复合物它们在析氢应用上相互促进,共同作用。1.0 M KOH溶液中Ni₃S₂-MoS₂/RGO催化剂在电流密度为10 mA/cm²过电位为170 mV。稳定性测试24小时后,过电位只增高了30 mV,表明了该催化剂具有非常好的稳定性。Tafel斜率为69.5 mV/dec,说明Ni-MoS₂/RGO催化剂析氢过程服从Volmer–Heyrovsky机理。