二维材料硫掺杂硒化钼的设计合成及其电催化析氢研究

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1、硕士学位论文二维材料硫掺杂硒化钼的设计合成及其电催化析氢研究DESIGNEDSYNTHESISOFTWO-DIMENSIONALSULFURDOPEDWITHMOLYBDENUMSELENIDEFORHYDROGENEVOLUTIONREACTION王然哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O646.5学校代码：10213国际图书分类号：540密级：公开工学硕士学位论文二维材料硫掺杂硒化钼的设计合成及其电催化析氢研究硕士研究生：王然导师：韩杰才教授申请学位：工学硕士学科：力学所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifie

2、dIndex:××××U.D.C:××××DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNEDSYNTHESISOFTWO-DIMENSIONALSULFURDOPEDWITHMOLYBDENUMSULFIDEFORELECTROCATALYTICHYDROGENEVOLUTIONCandidate：WanRanSupervisor：Prof.HanJiecaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicsAffiliation：Scho

3、olofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要进入21世纪以来，地球能源危机日益严重，开发新型能源来缓解化石燃料的巨大消耗带来的危机成为当务之急。氢能作为一种可再生清洁能源载体受到了人们的广泛关注，但是目前大规模制备氢气的手段主要包括化石燃料的裂解，这种制氢方法在得到氢气的同时消耗了大量的化石燃料并伴随多种污染性气体的生成。析氢反应作为一种高效无污染的制氢方法得到了人们的重视，在析氢反应中，虽然金属铂（Pt）和其他贵

4、金属催化材料在酸性介质中表现出了非常优越的催化活性，但其稀缺性和高成本严重限制了大规模的能源转化应用。所以开发新的地球储量丰富的电催化剂十分重要。本文主要研究了二维（2D）层状过渡金属硫族化合物MX2（M=Mo、W，X=S、Se）半导体材料催化材料。研究利用液相剥离和水热的方法合成了2H相的MoS2xSe2(1-x)纳米片，通过改变硫族元素比例从而调整材料电子结构提升了MoS2xSe2(1-x)纳米片导电性能，降低催化反应所需的电能消耗，并且通过改变水热反应的温度，优化MoS2XSe2(1-X)纳米片的无序度，产生了更有效的材料活性位点，提高了材料内部的电子迁移率，大

5、大的提升了MoS2xSe2(1-x)纳米片的催化性能。另外，通过将固相沉积合成的纳米片通过一种乙醇水溶剂诱导其转化为高质量的纳米卷结构，纳米卷结构引入的弯曲应变能够促使更多活性位点得到更加有效的暴露，同时其弯曲的基平面能够有效激发惰性表面的活性位点，协同增强了催化活性，说明应力应变也是调控二维材料催化活性的重要因素之一。关键词：二维材料；电催化制氢；二硒化钼；协同作用；应变IAbstractAbstractSincethebeginningofthe21stcentury,theglobalenergycrisishasbecomemoreandmoreserious

6、.Itisurgenttodevelopnewenergysourcestoalleviatethecrisiscausedbythehugeconsumptionoffossilfuels.Hydrogen(H2)asarenewablecleanenergycarrierhasreceivedthewidespreadattention,butthecurrentlarge-scalehydrogenpreparationmethodsmainlyincludefossilfuelpyrolysis,thismethodofhydrogenproductionby

7、thehydrogenconsumptionatthesametimealargenumberoffossilfuelsandwithavarietyofpollutiongasgeneration.Hydrogenevolutionreaction(HER)asakindofefficientnon-pollutinghydrogenproductionmethodsgottheattentionofthepeople,inthehydrogenevolutionreaction,whilethemetalplatinum(Pt)andotherp