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硫化钼与硫(S)材料均是廉价、地球储量丰富的材料。理论计算表明硫化钼材料是极有潜力替代铂(Pt)金属的电化学析氢(HER)催化剂,Mo S2负极材料与S正极材料表现出高于1000 m Ah/g的实际容量,其在可再生能源领域的应用研究具有重要意义。本文以化学气相沉积(CVD)法在碳基底上制备了硫化钼/碳(C)和硫/碳纳米纤维(CNF)电极材料,研究材料形貌、成分、结构对其电化学活性的影响规律,并探究硫化钼电解水析氢催化剂的电化学反应与应力腐蚀机理。在电催化析氢方面,对以玻碳(GC)、Mo S2/GC、石墨片、石墨烯纳米片(GNP)/GC为基底,不同温度下(200℃到850℃)所得到不同结晶性的硫化钼材料析氢性能进行对比,得到了影响硫化钼材料催化性能的主要因素及变化规律。即成分与结晶性主导着硫化钼催化剂的析氢活性,非晶态硫化钼的析氢活性远大于高晶态硫化钼,微晶态的稳定性优于非晶态硫化钼;非晶态Mo S3催化材料需要一个活化的过程,而该活化的问题关系到真正起到活化作用的活性成分和活性位置(对提高催化剂材料的催化活性至关重要),通过对不同成分与结晶性、表面性质的催化剂活性变化的系统分析,并结合化学法直接活化及密度泛函计算方法,探明了引起活化是腐蚀引起的真实表面积(双电层电容)变大的物理因素起主要作用,而与Mo S3成分的改变并无较大关联。研究了催化材料的表面力学性质与催化剂活性、稳定性之间的关系,探讨了Mo S3薄膜的应力腐蚀机理。并确定了保持高催化活性的同时,提高催化剂稳定性的策略,成功设计了具有低电导损失、最小的传质限制、最大化的活性位置、高活性与稳定性的Mo S3/GNP复合型催化剂,-0.165 V vs RHE(可逆氢电极)处电流密度达到10 m A/cm2,循环10000圈后的超电势仅衰退1 m V,高稳定性的Mo Sx催化剂,为提升HER催化剂的稳定性提供了一条有效途径。在电池电极方面,利用CVD技术成功制备了均为无需涂膏(Binder-free)的Mo S2/CNF锂离子电池(LIBs)负极材料和具有自我阻断(Self-inhibiting)、S梯度(S-gradient)分布的特殊结构Li-S电池正极S-CNF复合材料,并进行了电化学活性研究。制备于CNF基底的Mo S2为纳米片状、织络形貌结构的2H型晶体,电池首圈放电容量达到1220 m Ah/g的高容量,在12圈后库伦效率达99%左右,电池容量在持续的增长之后,68圈时,充电容量达到1231 m Ah/g;S/CNF复合材料,与传统电极材料相比,具有大的S质量分布(2.6 mg cm-2)和S含量(65%),高稳定容量>700 m Ah g-1,是极具潜力的、新型的,具有良好应用前景的电极材料。