陈秋月 张 靖 安旭光 吴小强 孔清泉

(成都大学机械工程学院，四川 成都 610106)

1 概述

氢气具有高效、无污染、可循环等特点，被公认为是二十一世纪最具发展潜力的清洁能源之一[1]。然而，氢气在自然界的总量并不高，需要通过其他方式制取。目前的制氢方式主要有化石能源制氢、生物制氢、分解水制氢等[2]，其中电解水析氢以高效节能、绿色环保的优点受到了广泛关注[3]。在析氢反应（HER）过程中，电催化剂对降低反应过程中的过电位起着至关重要的作用。然而，目前在酸性条件下能够高效稳定存在的电催化剂仅有Pt 类贵金属催化剂，但其价格昂贵储量稀少，极大地限制了大规模商业应用[4]。因此，急需开发价格低廉且高效稳定的电催化剂，用于酸性环境电解水制氢。

过渡金属硫化物具有独特的电子结构、储量丰富、价格低廉、制备方法简单等特点，在电解水催化领域展现出广阔的应用前景[5-8]。Gnanasekar[9]等人通过密度泛函理论（DFT）计算表明，NbS2具有优异的HER 催化活性，并且催化活性位点主要在材料的边缘和表面上。Najafi[10]等人采用液相剥离法成功制备了NbS2纳米片，其在0.5MH2SO4电解液中具有优异的电化学性能。Zhou[11]等人通过化学气相沉积(CVD)和热退火两步策略合成了具有较好HER 性能的MoSx@NbS2电催化剂，在0.5M H2SO4电解液中，10mA/cm2的电流密度下，过电位为164mV, Tafel 斜率为43.2mV/dec。然而，上述合成方法均较复杂，且在制备过程中易生成杂质。因此，本文以廉价的NbCl5为原料，采用简单的液相合成法成功制备了片状的NbS2，探究了反应时间和Nb 源的添加量对产物物相、微观形貌和电催化析氢性能的影响规律及机理。……