【摘 要】
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氢气被认为是最佳的清洁能源载体。电解水制氢是最具前途的制氢方式之一。电解水制氢技术的发展瓶颈在于电催化析氢反应（HER）催化剂。迄今为止,工业应用最广泛的HER催化剂是过电位低、效率高的贵金属（铂）,但其储量低、成本高。因此,迫切需要开发高性能、低成本的替代品。二硫化钼（MoS2）经过理论计算是铂基催化剂的优良替代品。研究表明MoS2的催化活性位点主要在材料边缘,基底面是惰性的,且MoS2的两种物
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氢气被认为是最佳的清洁能源载体。电解水制氢是最具前途的制氢方式之一。电解水制氢技术的发展瓶颈在于电催化析氢反应（HER）催化剂。迄今为止,工业应用最广泛的HER催化剂是过电位低、效率高的贵金属（铂）,但其储量低、成本高。因此,迫切需要开发高性能、低成本的替代品。二硫化钼（MoS2）经过理论计算是铂基催化剂的优良替代品。研究表明MoS2的催化活性位点主要在材料边缘,基底面是惰性的,且MoS2的两种物相中1T-MoS2比2H-MoS2具有更高的催化性能。调节MoS2孔结构、增大比表面积和转化物相可以有效提高HER性能。本论文的主要研究内容如下:（1）通过水热法合成掺杂碳量子点（CQDs）的MoS2/CQDs,相较纯MoS2其三维尺寸缩小近十倍,花球直径从～600 nm缩小到～80 nm,MoS2/CQDs为均匀的纳米花状,比表面积的增加促进HER性能提升。进一步掺杂过渡金属合成Zn2Co-MoS2/CQDs复合催化剂,实现了2H-MoS2向1T-MoS2的物相转变,经过电化学测试,Zn2Co-MoS2/CQDs在电流密度为10 mA cm-2时过电位为94 mV,明显优于纯MoS2的187 mV,Tafel斜率为61 mV dec-1,ESCA测试Cdl值为87.6 mF cm-2,同时具有较高的电催化稳定性。本研究采用简便且低成本的方法制备纳米花状Zn2Co-MoS2/CQDs,具有高效催化作用。（2）粉末状催化剂析氢过程要靠粘附剂与电极相连,普遍存在粘附剂导电性差电子传输性能低、长期使用易剥脱等问题。为了解决粉末状Zn2Co-MoS2/CQDs可能存在的问题,通过在泡沫镍（NF）上生长纳米片阵列合成ZnCo/NF,再原位生长MoS2合成ZnCo-MoS2/NF自支撑电极,在电流密度为10 mA cm-2时过电位为89 mV,Tafel斜率为89 mV dec-1,ESCA测试表明Cdl值为89 mF cm-2。经过66 h的连续电解任具有稳定的HER性能。这项研究采用水热法获得多级纳米结构ZnCo-MoS2/NF自支撑电极,保证高催化活性同时提升了稳定性。
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