NiS2@MoS2/CC纳米复合材料的制备及其电催化析氢性能的研究 *
2021-08-04任宇曦常春涛朱胜利崔振铎
功能材料 2021年7期
任宇曦,常春涛,朱胜利,崔振铎
(1. 天津大学 材料科学与工程学院,天津 300350;2. 东莞理工学院 机械工程学院,广东 东莞 523808)
0 引 言
能源是可持续发展的物质基础,随着化石燃料的大量消耗,能源枯竭和环境污染问题日益严重,开发可再生清洁能源迫在眉睫。氢能具有较高的能量密度,且燃烧产物清洁,因此被认为是一种理想的新型能源[1]。电解水是一种常用的制氢方法,电极催化材料对于提高析氢效率,降低成本至关重要。贵金属铂(Pt)是最好的电解水析氢催化材料,但是因为Pt的储量稀少,成本高昂,所以难以大量投入使用[2]。
过渡金属的d轨道常处于未满的状态,易发生氧化还原反应,且价格低廉,是很有潜力的电催化剂材料。近年来,许多研究团队对过渡金属化合物进行了广泛的研究,其中二硫化钼(MoS2)因其独特的结构和适当的析氢自由能被认为是很有希望替代贵金属催化剂的材料[3]。但是MoS2也存在一些缺点:第一,MoS2活性位点数目较少,仅集中在边缘[4]。在强烈的范德华力作用下,晶体会不可避免地发生团聚,阻碍了活性位点的暴露,影响电催化活性[5];第二,考虑到实际应用中设备的腐蚀和整体反应效率,工业电解水制氢主要使用碱性电解液,而MoS2在碱性条件的催化析氢活性难以满足使用要求[6]。因此,MoS2很难被直接投入实际应用。考虑到上述问题,如何制备在碱性条件下稳定工作的高活性MoS2催化剂是解决问题的关键。采用复合导电基底来分散MoS2以增加活性位点的暴露是一种提升其性能的有效策略。……
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