【摘 要】
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在当今时代资源日益枯竭的严峻挑战,以及化石燃料不可再生性的双重威胁下,人们开始迫切寻求一种清洁、环保可再生的新型能源作为应对当前能源危机的方案,电解水制取氢气因此受到了广泛关注。贵金属的析氢反应被认为是当前最有效的析氢反应,如Pt、Pd及其合金等,但这类金属稀少且昂贵,而MoS2作为过渡金属材料,边缘氢吸附能力与Pt金属类似,所以目前被广泛用于析氢反应的催化材料。但MoS2自身存在着一些不足,如导
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在当今时代资源日益枯竭的严峻挑战,以及化石燃料不可再生性的双重威胁下,人们开始迫切寻求一种清洁、环保可再生的新型能源作为应对当前能源危机的方案,电解水制取氢气因此受到了广泛关注。贵金属的析氢反应被认为是当前最有效的析氢反应,如Pt、Pd及其合金等,但这类金属稀少且昂贵,而MoS2作为过渡金属材料,边缘氢吸附能力与Pt金属类似,所以目前被广泛用于析氢反应的催化材料。但MoS2自身存在着一些不足,如导电性差,在形成过程中容易团聚而掩盖活性位点。因此,本论文中为了克服MoS2存在的上述缺点,使用镍基材料作为基底,增强了材料的导电性,也减少了MoS2的团聚。在人类对于可持续能源需求逐渐增加之时,改进能量存储和转换设备性能的新设备也在引起人们的兴趣并获得极大的关注。超级电容器由此进入人们视野,研究者认为超级电容器是可作为可充电储能设备的优秀候选者,混合型超级电容器则被认为是低能量密度问题的有效解决方案,而电极材料是决定超级电容器性能好坏的关键。本论文选用镍基材料与碳纳米管进行复合,既保留了镍基材料本身的高容量,又通过碳纳米管改善了其导电性和孔隙率。本论文通过对杂化镍基材料的不同结构设计进行了析氢性能和电容性能两方面的探究。主要内容包括:(1)通过一步水热法,在泡沫镍基底上先后合成氧化锌和MoS2,利用氧化锌来调控MoS2/NiS的生长结构,然后将得到的ZnO-MoS2/NiS复合材料浸泡至酸性溶液中去除氧化锌得到最终产物。实验通过控制氧化锌的含量来调控材料的结构,当锌源的加入量为1.5mmol时,材料的析氢性能最佳,即在电流密度为10mA cm-2时所需过电位仅为156mV,展现出了优异的催化性能。(2)以聚吡咯空心管衍生的氮掺杂碳纳米管作为骨架,同步磷化碳化制备Ni2P/NCHTs材料。碳纳米管因其同时具备碳材料与中空结构两种特性,有利于加快电子和离子的传输,在碳纳米管中掺杂氮原子保证了催化材料的较高的电子亲和力和活性位点数量。NCHTs与Ni2P相互补充,不仅具有较高的比表面积,而且改善了电导率和电化学特性,在2M KOH中,在1A g-1的条件下获得了显著的比电容。
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