进入21世纪以来,传统化石能源的消耗较为严重,以及他们在燃烧过程中所产生的空气污染问题,使得全世界的人民开始注意到日益严重的能源危机。近些年来,随着二维纳米材料的兴起,过度金属硫化物已经成为人们关注的焦点,并且凭借其自身独特的物理和化学性质,已被应用到很多领域。在过度金属硫化物的大家族里,二硫化钼(Mo S2)是一种较为理想的电催化析氢催化剂。然而二硫化钼作为一种半导体,其导电性非常差,对于电催化析氢而言,这显然是不利的。因此,设计出一种新型的Mo S2电催化析氢催化剂,使其不但具有较多的活性中心并且最大可能提高其导电性。受到以上启发,我们通过合成二硫化钼/还原石墨烯(Mo S2/rGO)复合物,通过多功能共同导向作用实现了电化学析氢性能的提高。具体实验内容归纳总结如下:1.通过一步水热法制备具有较大双电层电容的Mo S2/rGO水凝胶,并把该水凝胶应用到电催化析氢中。水热过程中,一定浓度的氧化石墨烯悬浮液通过自组装形成三维石墨烯水凝胶,从而增大了比表面积。由于三维网状结构的形成,使得石墨烯在长时间的测试和使用过程中有效的抵挡体积发生变化,因此具有较强的稳定性。另一方面,石墨烯能够有效的阻止Mo S2的(002)晶面沿着C轴的堆叠,从而暴露出更多的活性中心。通过调控反应过程中氧化石墨烯(GO)浓度优化催化剂性能。结果表明,当反应的GO浓度为1.5 mg/mL时,得到了Mo S2/r GO3水凝胶复合物。电化学催化析氢测试中,该复合物具有较小的起始电位(125 mV),较小的塔菲尔斜率(41 mV/decade),以及较大的双电层电容(29.6 mF/cm2)。催化剂在1000圈连续测试后仍然展现出了较强的催化活性,证明材料稳定性良好。2.通过简单的一步溶剂热法合成了三维氧掺杂的Mo S2/rGO复合物并把其应用到电化学析氢中去。由于Mo S2电催化析氢的活性中心起源于(002)晶面的边缘,因此需要使MoS2纳米片暴露更多的活性中心以提高电催化性能。我们设计出了氧掺杂的Mo S2/rGO复合物,掺杂的氧不仅可以使Mo S2无序程度和边缘活性点增加,同时也提高了Mo S2自身的导电性。另外,实验表明,Mo S2纳米片中掺杂的氧来自于溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF),同时溶剂DMF对所得到的产物的形貌也有一定的影响。在氧掺杂的作用下,Mo S2/rGO复合物展现出极小的初始电位(103 mV),较小的塔菲尔斜率(43 mV/decade),当过电位200 mV时,其电流密度为15 mA/cm2,循环次数达到2000次后,其电催化析氢活性仅仅减小了1.7%。在过电位为250 mV时,其转换效率达到了2.34 S-1。进一步地,我们通过对比Mo S2/r GO复合物掺氧前后的双电层电容值,发现氧掺杂的Mo S2/rGO复合物双电层电容的值是没有氧掺杂的的11.2倍。