二硫化鉬納米帶催化析氫活性及其調(diào)控的理論研究.pdf

1、二硫化鉬(MoS2)納米材料作為析氫反應(yīng)(HER)催化劑Pt的替代材料得到了研究人員的廣泛關(guān)注。其中，邊緣結(jié)構(gòu)對(duì)MoS2納米帶催化析氫活性的影響甚為關(guān)鍵。通過施加應(yīng)力和引入缺陷等方式能夠顯著地改變MoS2納米帶體系的幾何構(gòu)型、電子性質(zhì)和催化析氫活性。MoS2納米帶的催化析氫活性及其調(diào)控的理論研究，對(duì)進(jìn)一步提高M(jìn)oS2材料催化析氫活性、設(shè)計(jì)新型高效的電化學(xué)析氫反應(yīng)催化劑有著重要的意義。因此本文利用密度泛函理論系統(tǒng)地研究了不同MoS2納米帶

2、的催化析氫活性，期望我們的結(jié)論能夠?yàn)橐院驧oS2材料催化析氫活性及其調(diào)控的研究帶來有意義的理論參考。
　　本文第一章主要介紹了電化學(xué)析氫的原理，還有MoS2的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用、制備方法以及MoS2材料的催化析氫活性，并指出了本課題的研究目的和意義。第二章簡(jiǎn)要描述了計(jì)算的基本理論和所使用的VASP軟件程序包。
　　在第三章中，我們系統(tǒng)地研究了邊緣結(jié)構(gòu)對(duì)MoS2納米帶幾何結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)和析氫活性的影響。計(jì)算結(jié)果表明，邊緣結(jié)構(gòu)的差異能夠

3、引起H原子和吸附位點(diǎn)S原子之間結(jié)合的強(qiáng)弱不同，說明MoS2納米帶的邊緣結(jié)構(gòu)確實(shí)對(duì)其催化析氫的活性有著很大的影響。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)氫原子的吸附使納米帶具有了金屬的特性。最后得出結(jié)論，只有當(dāng)H原子與吸附位點(diǎn)的結(jié)合不強(qiáng)也不弱，對(duì)應(yīng)吉布斯自由能趨近于0 eV，納米帶的催化析氫活性才能達(dá)到最好。
　　在第四章中我們分別研究了寬度、應(yīng)力和缺陷對(duì)MoS2納米帶幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的影響，探討了這些因素對(duì)MoS2納米帶催化析氫活性的調(diào)控作用。計(jì)算結(jié)果

4、表明，隨著寬度的增加，納米帶的穩(wěn)定性在逐漸增強(qiáng)，而其析氫活性卻變化不大。因此可以知道，寬度對(duì)MoS2納米帶析氫活性的調(diào)控效果并不明顯。此外，一定范圍內(nèi)的壓應(yīng)力可以改善MoS2納米帶的催化析氫活性，而拉應(yīng)力對(duì)MoS2納米帶析氫活性產(chǎn)生的卻是負(fù)效應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)變達(dá)到?13％時(shí)，析氫活性達(dá)到最高?？瘴蝗毕莸拇嬖谑沟肕oS2納米帶中缺陷周圍的原子重新配位成鍵，從而影響了氫原子與吸附位點(diǎn)之間結(jié)合的強(qiáng)弱，進(jìn)一步導(dǎo)致了含不同缺陷的結(jié)構(gòu)析氫活性的差異性