改性MoSe2电催化材料的设计合成及析氢性能研究开题报告

 2021-08-08 12:08

全文总字数:11089字

1. 研究目的与意义

氢能具有清洁无污染、可再生等优点,是有望取代传统化石能源的一种新能源。

电催化析氢是制备氢气的一个重要途径,贵金属铂是性能最好的电催化析氢反应的催化剂,然而,由于铂的价格昂贵、含量稀少,不适用于大规模的工业化生产应用,所以,合成性能优异、价格低廉的催化剂,尽可能降低电化学析氢反应的过电势,提高析氢反应效率,节约能源,是发展电催化析氢技术的关键。

二维材料(2D Materials)是指横向面积很大,却只有一个或几个原子厚度的纳米材料,在平面内,原子间以强的化学键相结合,而面与面之间以弱的范德华建相结合,具有许多独特的物理化学性质,具有超高的比表面积,可应用于催化、超级电容器等领域。

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2. 国内外研究现状分析

化石能源作为不可再生能源,其大量使用带来了严重的环境污染问题,开发可再生、无污染的新能源如风能、太阳能等有重要意义[1]。

然而,这些能源的产生具有间歇性和不稳定性,因此,有必要以一定方式将这些能量储存起来,在需要时使用。

氢能具有清洁无污染、可再生等优点,是有望取代传统化石能源的一种新能源。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:通过水热合成法实现2D二硒化钼片层在MXene材料表面的原位生长,合成2D MXene/MoSe2复合材料,提高材料的电催化性能。

通过改变如MXene与二硒化钼比例、溶剂配比、还原剂用量等实验条件研究复合材料性能的变化,并对合成的材料进行测试表征,研究材料电催化性能与材料的组成、结构、形貌的关系。

在此基础上,进一步对MXene材料用碱处理、高温煅烧等方法改变其表面官能团,再和二硒化钼复合,探求不同表面官能团对MXene/MoSe2复合材料电催化析氢性能的影响。

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4. 研究创新点

二硒化钼在MXene表面原位生长的复合二维材料合成法可以很好地把二硒化钼的电催化性能与MXene的导电性结合起来,并进一步提高二硒化钼相态的稳定性和活性催化位点数目,显著提高材料的电催化性能。

在二维材料的合成方法和材料性能的提升策略方面均具有鲜明的特色和创新度。

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