納米MoS2-儲氫合金復合電極材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、當今能源稀少和各類環(huán)境問題日漸突出。其中電化學轉換與存儲技術是解決能源短缺問題的重要途徑，設計高性能的析氫電催化劑和能源存儲材料對于氫能源的利用有著重要作用。近年來學者們圍繞二維晶體納米材料進行了廣泛的研究，二硫化鉬(MoS2)作為二維晶體材料中的一員，表現(xiàn)出許多有趣的電學、光學等性質，這些特質為新型電催化劑和能源存儲材料的探索提供了可行性。本文旨在通過對限制二硫化鉬(MoS2)成為高效電化學能源轉化與存儲材料的影響因素進行分析，從提高

2、析氫電催化劑的催化活性位點和導電性方面入手，實現(xiàn)其更為高效的電化學性能。同時探索二硫化鉬電催化性能對 La-Y-Ni系儲氫材料電化學性能的影響，進一步擴大二硫化鉬(MoS2)在能源存儲材料方面的應用范圍。
　　本研究主要內容包括：⑴以鉬酸銨為鉬源，硫脲為硫源，在220℃、18h水熱條件下合成了花狀二硫化鉬納米片，同時探究了水熱反應時間和反應溫度對合成二硫化鉬納米片結構的影響。實驗結果表明：220℃，12h水熱時間便可得到結晶性良好

3、的二硫化鉬納米片，繼續(xù)增加水熱反應時間對納米片的結晶度改變較小，但影響納米片的分散程度；水熱反應時間相同（24 h），提高水熱反應溫度，產物結晶度得到明顯提高。綜合電化學測試結果，200℃24 h條件下制備的二硫化鉬具有較低的起始過電位，400 mV過電位下54.8 mA cm-2的陰極電流密度和72 mV decade-1的塔菲爾斜率，無論是析氫催化活性還是電化學穩(wěn)定性都是最優(yōu)異的。⑵以200℃、24h制備的二硫化鉬納米片為前驅體，采

4、用高速振動球磨法實現(xiàn)對二硫化鉬納米片的液相剝離，通過分級離心法以期獲得層數分布均一且晶體結構良好的產物。實驗結果表明：以低沸點的乙醇/水為溶劑，球料比為100:1，8h球磨可獲得最佳剝離效果。當球磨時間為8h時，10000rpm轉速，20min離心時間條件可以得到均一的2-3層S-Mo-S結構二硫化鉬納米片，且其晶體結構完好，未被破壞。⑶采用行星式球磨法制備MoS2/La-Y-Ni系儲氫合金復合材料，通過改變二硫化鉬質量比（x=0.2、

5、0.5、1.0、3.0）探究二硫化鉬對復合材料儲氫電化學性能的影響。實驗結果表明，二硫化鉬強烈的析氫電催化性能會降低復合材料的最大放電容量。隨著復合材料中二硫化鉬質量比的增加，質量比為 x=1.0的復合電極材料在放電電流密度為2400mA g-1時的容量保持率為26.6%，是儲氫合金的三倍。結合電化學動力學性能測試分析，質量比為 x=1.0、x=3.0的復合材料相比于儲氫合金有較大的交換電流密度和氫擴散系數，復合材料中二硫化鉬的電催化性