论文部分内容阅读
氢能源是一种具有强劲潜力的新能源，电解水制氢技术是氢气制备的一种重要方式。但是电解水制氢受到电极催化材料的制约，目前主要使用的电极材料是Pt等贵金属。因此，寻找一种廉价而高效的电解水制氢催化剂至关重要。MoS2是一种有效的催化剂，单层原子厚的MoS2的Mo-S棱面暴露较多，具有较多的电催化制氢的活性位点。 本论文以MoS2为钯材，用磁控溅射法制备MoS2薄膜，通过调控薄膜的结构以及厚度，获得最佳电解催化制氢性能的MoS2薄膜。在此基础上，通过将MoS2与C的复合以及Pt和Ni元素的掺杂的方法，来进一步提高MoS2薄膜的电解催化制氢性能，最终获得了具有高性能的MoS2电解制氢催化电极材料。 (1)首先用磁控溅射法，通过调节工艺参数，制备了不同结构和形貌的MoS2薄膜，研究其催化制氢性能表明:随着溅射气压的减小，催化性能呈现先增大后减小的趋势。在溅射功率为80W，溅射气压为0.8Pa的工艺参数下制备的MoS2薄膜具有最佳的催化性能。 (2)在具有最佳性能的MoS2薄膜的基础上，又制备了C/MoS2复合薄膜，研究了C层对MoS2薄膜的催化制氢性能的影响。结果发现:C/MoS2复合的电催化制氢性能随着与MoS2复合的C层厚度的增加，呈现出催化制氢性能先增加后减小的趋势，C层厚度为25nm的时候，其催化性能最好。 (3)最后，研究了掺杂元素以及掺杂含量对于MoS2薄膜的催化制氢性能的改善机理。结果表明Pt和Ni的掺杂均显著提高了MoS2的起始电位，有效改善了MoS2的催化性能。在相同掺杂含量时，掺杂Ni比掺杂Pt的MoS2薄膜具有更好的电解水制氢性能。