以高性價比的析氫催化劑取代Pt對于水電解制氫的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用具有重要的推動作用。但目前,可替代催化材料的低效率、短壽命限制了其實(shí)際應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn):具有熱中性的H吸附能(△ GH=0.06 eV)Mo邊緣的層狀二硫化鉬(MoS2),被認(rèn)為是最有希望替代Pt的一種析氫催化劑。近年來,研究者從實(shí)驗(yàn)和理論上得到驗(yàn)證,提高M(jìn)oS2催化劑性能的方式主要有兩種:一是通過暴露更多的邊緣位置或引入面內(nèi)硫空位來增加2H結(jié)構(gòu)MoS2活性位點(diǎn)的密度。二是通過調(diào)控相變來提高M(jìn)oS2的導(dǎo)電性,將半導(dǎo)體的2H相轉(zhuǎn)化為金屬的1T相。雖然1T相的MoS2中平面S原子也被認(rèn)為是活性位點(diǎn),其活性密度較高,但是其平面S位點(diǎn)的H吸附能依舊很高,△GH達(dá)0.17eV。除了上述問題外,MoS2材料應(yīng)用于析氫方向存在的另一問題是穩(wěn)定性差,這主要是由硫組分的流失以及1T相的熱力學(xué)不穩(wěn)定所導(dǎo)致。因此,從熱力學(xué)方面來說,只有當(dāng)電子導(dǎo)電性、活性位點(diǎn)密度、本征活性和穩(wěn)定性等問題同時得到解決時,MoS2才能成為適用于HER的優(yōu)秀催化劑。此外,從動力學(xué)方面來講,反應(yīng)界面處的雙電層結(jié)構(gòu)同樣會影響催化行為。HER反應(yīng)中,溶液中體相水分子或水合氫離子通...

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２水電解槽工作原理圖??

氫析出反應(yīng)機(jī)理、陰極催化劑的研宄現(xiàn)狀等方面進(jìn)行詳細(xì)的論述。??１．２質(zhì)子交換膜水電解??如圖１．２所示，質(zhì)子交換膜電解槽體的核心結(jié)構(gòu)一一膜電極復(fù)合體??（Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ａｓｓｅｍｂｌｙ，?ＭＥＡ），由：電解液，質(zhì)子交換膜，陽極催化層和??陰極催化層四部分組....

圖１．３?ＤＦＴ計算得到的不同材料氫吸附能與實(shí)測交換電流密度的火山性曲線??

氫析出反應(yīng)機(jī)理、陰極催化劑的研宄現(xiàn)狀等方面進(jìn)行詳細(xì)的論述。??１．２質(zhì)子交換膜水電解??如圖１．２所示，質(zhì)子交換膜電解槽體的核心結(jié)構(gòu)一一膜電極復(fù)合體??（Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ａｓｓｅｍｂｌｙ，?ＭＥＡ），由：電解液，質(zhì)子交換膜，陽極催化層和??陰極催化層四部分組....

圖１．４過渡金屬磷化物的晶格結(jié)構(gòu)??金屬磷化物與其他的金屬化合物（如碳化物、氮化物、硼化物和硅化物）具??有相似的物理性質(zhì)

?０．８??ＡＧＫ【ｅＶｌ??圖１．３?ＤＦＴ計算得到的不同材料氫吸附能與實(shí)測交換電流密度的火山性曲線??盡管Ｓａｂａｔｉｅｒ原理可以用來橫向比較不同材料的催化活性，但是有些參數(shù)是??不包含在這個簡單的基于描述符的模型中的。而這些因素同樣會影響催化反應(yīng)速??率（比如材料的粒徑效應(yīng)....

圖１．Ｓ硫化鉬材料的調(diào)控因子??１．６．１粒徑效應(yīng)??

氣相沉積生長參數(shù)之間的關(guān)系，以及如何通過改變這些參數(shù)來控制其性質(zhì)。具體??來說，我們將二維材料的受控生長分為七個方面，即尺寸、層數(shù)、方向、形態(tài)、??相、摻雜劑、缺陷和質(zhì)量，如圖１．５所示。??９??

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