MoS2基雜化結構用于光電催化析氫反應的研究.pdf

1、氫氣因其燃燒值高、儲量豐富、無污染等特點有望成為替代現(xiàn)有化石燃料的新能源。然而，裂解石油氣、電解水等傳統(tǒng)的制氫方法，不僅耗能大，還會帶來很多環(huán)境問題。光電催化制氫以其效率高、成本小等特點，成為目前的研究熱點。但由于在光電催化制氫過程中，水無法直接吸收太陽光，且存在能耗過高的問題，而加入析氫催化劑可以提高太陽光的利用率，降低了析氫反應的過電位，解決了其所存在的問題。因此，析氫催化劑的材料設計和結構調控對其光電催化性能有著至關重要的作用，本

2、文主要圍繞催化劑材料的結構設計與雜化展開，研究了形貌控制對光電化學析氫性能的影響。本論文的研究內容如下:
　　1.采用兩步電沉積法合成了雙層CdS/MoS2復合催化劑，結合旋涂法和電沉積方法制備了GO/MoS2（氧化石墨烯）、N-rGO/MoS2（氮摻雜石墨烯）和MoS2/N-rGO三種炭材料雙層雜化結構。光電化學測試表明，無論在堿性還是酸性溶液中，與單純的MoS2催化劑相比，這四種雙層結構復合催化劑均表現(xiàn)出高的電催化析氫活性，但

3、其光催化析氫活性較差。
　　2.針對半導體雙層CdS/MoS2復合催化劑光催化活性較差的問題，對其進行了進一步形貌調控，采用水熱法和電沉積法成功構建了CdS@MoS2核殼納米棒陣列雜化結構，并通過調節(jié)CdS水熱時間和MoS2沉積時間來調控核殼結構的形貌。研究表明:CdS納米棒陣列的長度隨著水熱時間的增加而增長，其主要對核殼雜化結構的光催化析氫活性起主導作用;MoS2殼層的厚度隨著沉積時間的增加而增加，其主要影響核殼雜化結構的電催化

4、析氫活性。由于在CdS@MoS2納米棒陣列結構中，N型半導體CdS與P型半導體MoS2之間形成了P-N異質結，當其作為陰極催化劑還原析氫過程中，外加電壓施加到催化劑表面有兩種可能，分別為正向偏壓和反向偏壓，從而使得CdS@MoS2結構既具有優(yōu)異的電催化活性外，還具有較高的光催化活性。
　　3.為了進一步優(yōu)化CdS@MoS2核殼雜化結構的光電催化活性，采用旋涂法將N-rGO摻雜到CdS@MoS2核殼結構中，構建了CdS@MoS2/N