納米MoS2-儲氫合金復(fù)合電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、當(dāng)今能源稀少和各類環(huán)境問題日漸突出。其中電化學(xué)轉(zhuǎn)換與存儲技術(shù)是解決能源短缺問題的重要途徑，設(shè)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(xué)者們圍繞二維晶體納米材料進(jìn)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(xué)、光學(xué)等性質(zhì)，這些特質(zhì)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(xué)能源轉(zhuǎn)化與存儲材料的影響因素進(jìn)行分析，從提高

2、析氫電催化劑的催化活性位點(diǎn)和導(dǎo)電性方面入手，實(shí)現(xiàn)其更為高效的電化學(xué)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(xué)性能的影響，進(jìn)一步擴(kuò)大二硫化鉬(MoS2)在能源存儲材料方面的應(yīng)用范圍。
　　本研究主要內(nèi)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(yīng)時間和反應(yīng)溫度對合成二硫化鉬納米片結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：220℃，12h水熱時間便可得到結(jié)晶性良好

3、的二硫化鉬納米片，繼續(xù)增加水熱反應(yīng)時間對納米片的結(jié)晶度改變較小，但影響納米片的分散程度；水熱反應(yīng)時間相同（24 h），提高水熱反應(yīng)溫度，產(chǎn)物結(jié)晶度得到明顯提高。綜合電化學(xué)測試結(jié)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(xué)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(qū)體，采

4、用高速振動球磨法實(shí)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(shù)分布均一且晶體結(jié)構(gòu)良好的產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：以低沸點(diǎn)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(dāng)球磨時間為8h時，10000rpm轉(zhuǎn)速，20min離心時間條件可以得到均一的2-3層S-Mo-S結(jié)構(gòu)二硫化鉬納米片，且其晶體結(jié)構(gòu)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(fù)合材料，通過改變二硫化鉬質(zhì)量比（x=0.2、

5、0.5、1.0、3.0）探究二硫化鉬對復(fù)合材料儲氫電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二硫化鉬強(qiáng)烈的析氫電催化性能會降低復(fù)合材料的最大放電容量。隨著復(fù)合材料中二硫化鉬質(zhì)量比的增加，質(zhì)量比為 x=1.0的復(fù)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(jié)合電化學(xué)動力學(xué)性能測試分析，質(zhì)量比為 x=1.0、x=3.0的復(fù)合材料相比于儲氫合金有較大的交換電流密度和氫擴(kuò)散系數(shù)，復(fù)合材料中二硫化鉬的電催化性