摘要
电解水产氢技术在未来很有可能实现持久的氢气供应，性能优异的析氢(HER)催化剂可降低电解水过程中的能源损耗，从而加速上述目标的实现。具有类石墨结构的范德华层状二硫化钼(MoS2)，其边缘位点的氢吸附自由能(?GH*)为0.08 eV，和贵金属Pt接近，有望成为一种廉价的HER催化剂。但通常人们使用的2H相MoS2属于半导体，导电性较差且活性位点数量有限，难以满足实际应用的需求。而MoS2的另一种相态1T相是一种金属态，并且基面位点上存在一定的催化活性，因此需要通过一定的方式将2H相转化为1T相来提升其导电性和催化活性位点的数量，进而提升MoS2的HER性能。 本文开发了一种熔融碱插层的方式向MoS2层间成功插入了Na原子，制得金属态的三元化合物1T′-NaMoS2，所得复合材料记为NaMoS2/MoS2。通过改变MoS2和Na2CO3的摩尔比实现了对产物中 1T′-NaMoS2含量的调控(0~87%)，产物导电性随1T′-NaMoS2含量的提高而增大，最高提升达104倍。与此对应，样品的HER性能也随1T′-NaMoS2含量的提高而增强，当复合材料NaMoS2/MoS2中1T′-NaMoS2的含量为 87%时，在酸性溶液中 10 mA cm-2电流密度下的过电位为 315.4 mV，相较商业MoS2降低了285.4 mV，Tafel斜率为63.26 mV dec-1。并且在270 mV的过电位下，经40000 s的i-t测试后电流密度未出现明显的衰减，表明该样品具有良好的HER稳定性。我们利用上述方式同样实现了K原子的插层，1T′-KMoS2含量最高为91%，与商业MoS2相比，电化学性能得到了明显的提升，并具有良好的稳定性。 为了实现更活泼和更大原子半径Rb的插层，本文开发了一种密胺树脂衍生泡沫碳(CF)辅助熔融碱插层法，利用CF的还原性和保护作用成功实现了Rb原子的插层，制备得到 Rb0.3MoS2/MoS2/CF。由 XRD 得知，样品中 1T′-Rb0.3MoS2的含量最高为97%，其导电性相较初始MoS2增强了104倍。Rb0.3MoS2/MoS2/CF在0.5 M H2SO4溶液中，10 mA cm-2电流密度下的过电位仅为251.1 mV，Tafel斜率为57.32 mV dec-1，展现出优异的HER性能。并且在250 mV的过电位下，经40000 s的i-t测试后电流密度未出现明显的衰减，表明该样品具有良好的HER稳定性。
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