摘要
随着化石燃料的枯竭以及日益严重的环境问题，寻找可替代的绿色能源迫在眉睫。由于氢能具有高能量密度(140MJkg-1)和零二氧化碳排放的特点，被认为是最有前途的能量载体。电解水制氢具有高效且方便的优点，可在阴极产生高纯度的氢气，阳极产生氧气，成为近年来新的研究热点。但是由于在阴阳极反应中涉及到的多电子转移，导致反应动力学能垒的叠加而产生过电势，因此需要开发具有高催化活性的电解水催化剂来降低反应所需的过电势。众所周知，Pt是最优异的析氢催化剂，RuO2是最高效的析氧催化剂，但是由于价格昂贵，储量有限，人们都在寻找可替代的非贵金属催化剂。 过渡金属硫化物由于储量丰富、性能优异而引起了人们的关注，在过渡金属硫化物中，硫化镍NixSy又具有更高的活性，因此本论文主要探讨硫镍基复合材料的电催化析氢、电催化析氧和全解水的性质。 首先制备前驱体(NH4)4[NiH6Mo6O24]·5H2O,然后通过水热合成，成功制备了催化剂MoS2/Ni3S4/Mo2S3/NF-xh(x=20,24,28和32),在0.5MH2SO4和1.0MKOH中测试电催化析氢的性质，MoS2/Ni3S4/Mo2S3/NF-24h达到电流密度10mAcm-2所需的过电位分别为38mV和51mV,并且在100mAcm-2电流密度下具有20h的稳定性。 然后以泡沫镍为镍源，仅加入CH4N2S,制备了催化剂Ni3S2/NF-xh(x=12,16和20)。Ni3S2/NF-16h仅需48mV即可达到电流密度20mAcm-2,并且具有超过40h的稳定性。和DFT计算相结合，发现Ni3S2的(015)表面的△GH*为-0.04eV,这与贵金属Pt催化剂上的△GH*(-0.09eV)相当，说明了Ni3S2/NF-16h性质优异的原因。 由于Ni3S2/NF-16h具有较差的OER性能，因此对其进行改进:还是以泡沫镍为镍源，以C2H5NS为硫源，再加入金属钒，实现全水解催化剂V2O5/Ni3S2/NiS/NF-xh(x=12,16和20)的制备。在1.0MKOH中的HER和OER测试，V2O5/Ni3S2/NiS/NF-16h达到电流密度10mAcm-2所需过电位分别为32mV和103mV,并且具有100h的强稳定性，全解水测试中，V2O5/Ni3S2/NiS/NF-16h‖V2O5/Ni3S2/NiS/NF-16h达到10mAcm-2所需过电位仅为1.46V。该复合材料为硫镍基复合材料实现高效全解水提供了有效思路。
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