论文二硫化钼用于电催化析氢反应进展，本文是研究进展类学术论文怎么写与二硫化钼和催化和研究进展类学术论文怎么写.
面对全球急剧上升的能源需求,利用电解水制取的氢气作为新型能源替代化石燃料,成为当今世界的研究热点.一方面,氢气的燃烧值高（142 351k J / k g）,是同质量下汽油的2.7倍,有望替代传统燃料（煤、石油和天然气等）,解决全球性的能源危机；另一方面,氢气燃烧产物仅仅只有水,避免了环境污染和温室效应.电解水制氢[1],是利用电能将水电解,在阴极和阳极分别生成氢气和氧气,其中阴极反应叫做析氢反应,阳极反应叫做析氧反应.但是由于电解过程中存在能耗较高、转换效率低等问题,因此利用高效的催化剂降低析氢和析氧反应的过电位来实现降低能耗的途径己成为普遍共识.对于析氢反应来说,铂（P t）、钯（P d）等[2,3]贵金属催化剂表现出很高的催化活性和低的过电位,但是储量低和成本高限制了这类催化剂的商业化应用.因此寻找低廉、储量丰富的析氢反应催化剂成为了电催化解水领域的研究重点.
二硫化钼（Mo S2）二维层状材料具有比表面积大、成本低廉和催化活性高等特点,被视为非常有前景的电催化析氢催化剂,有望替代贵金属P t基电催化剂.然而在20世纪70年代,Mo S2就被研究用作析氢反应的催化剂,但是其起始电位大约为-0.09V,塔菲尔斜率达到692mV/dec,表明体相MoS2几乎没有析氢催化活性,因此M o S2很长一段时间被认为不适宜作为析氢催化剂.直至2005年,H i n n e m a n n等人[4]发现Mo S2的（1010）Mo端面与固氮酶的析氢反应活性位点结构相似,同时密度泛函理论（D F T）计算结果表明M o边缘的氢吸附自由能非常接近贵P t,从理论上预测M o S2可能具有优异的析氢催化性能.随后.他们将M o S2纳米粒子负载到石墨上,从实验上证实MoS2具有析氢催化活性.Jaramillo等人[5]制备了具有不同尺寸大小的MoS2纳米粒子,实验结果表明M o S2的电催化活性受其端基长度影响而非其表面积,从实验上证实了M o S2的活性位点位于M o S2的端基.由于M o S2的活性位点主要位于边缘上,活性位点数量有限,因此从纳米尺度上对M o S2材料进行合理设计和构建,通过对活性位点数量和催化活性的优化和调控,可以有效提高M o S 2的析氢催化性能.此外,导电性的好坏也会影响M o S 2的析氢催化活性.笔者主要介绍近期针对二硫化钼活性位点和导电性的优化和调控,并对其面临的挑战与未来发望方向进行展望.
一、活性位点调控
通过合成Mo S2纳米结构（纳米粒子、纳米片等）,可以显著提高单位面积的端基数目,从而增加M o S2的活性位点,获得具有高活性位点密度的MoS2催化剂.Wu等人[6]通过球磨法将三氧化钼（MoO3）和硫（S）微粒转化为M o S2纳米片,如图1（a）所示；在经过550℃的退火处理后,样品的塔菲尔斜率为68m V / d e c,在过电位为150m V时,电流密度达到4.56m A / c m2,是块体M o S2材料的229倍,如图1（b）和（c）所示.这是由于高的活性位点密度和大的暴露表面积,从而引入了大量的活性位点.Desheng等人[7]通过化学气相沉积法在M o基底上快速合成了垂直分布的M o S2纳米片,从而可以暴露出更多的活性位点,交换电流密度达到2.2×10-6A/cm2,塔菲尔斜率为75m V / d e c,表现出优异的析氢催化性能.
通过引入缺陷可以使基面发生裂解,从而可以暴露出更多的端基活性位点,增加了活性位点数目.Xi e等人[8]通过调控水热反应中的前驱液和硫脲比例,合成了富含缺陷的MoS2纳米片,其活性位点高达1.785×10-3m o l / g,与体相M o S2材料的活性位点数量相比提高了13倍.电化学测试可知,富含缺陷的Mo S2纳米片的起始电位仅为120mV,低于之前报到过高结晶质量材料[7,9].此外,这种富含缺陷超薄纳米片的交换电流达到8.91μA / c m2,塔菲尔斜率仅为50m V / d e c,表现出了优异的析氢催化性能,如图所示2（d）所示.
此外,合成具有多孔结构可以提升M o S2的比表面积,也可以显著增加活性位点的数量.K i b s g a a r d等人[9]首先将M o沉积在二氧化硅模板上,然后用硫化氢（H2S）对其进行硫化,再将二氧化硅蚀刻,成功合成了高度有序的双螺旋二十四面体结构的M o S2,这种大的比表面积可以暴露出大量的活性位点.电化学测试结果表明这种多孔结构M o S2的塔菲尔斜率仅有50m V / d e c.L u等人[10]对Mo基底进行原位硫化合成了非晶态的M o S2多孔薄膜,其交换电流密度达到2.5×10-7A / c m2,塔菲尔斜率为41 ～45m V / d e c,接近理论值40m V / d e c,为目前报道性质最好的MoS2析氢催化剂.Zhang等人[11]通过碳酸锰（M n C O3）微米正方体为模板制备纳米片,然后除去模板获得分级结构,这种分级结构可以显著提升活性位点数量,从而获得优异的析氢催化性能.Y u等人[12]以钴氰化镍纳米立方体作为自牺牲模板,通过与硫钼酸铵在溶剂热的环境下反应获得了由超薄M o S2纳米片组装的纳米盒子,如图3（a）所示.相比于单纯的Mo S2纳米片,在电流密度为10mA/cm2时,MoS2纳米盒子的过电位从185m V减小到155m V〔图3（b）〕.同时,塔菲尔斜率由60mV/dec缩小到51mV/dec〔图3（c）〕,这是由于这种多级结构纳米盒子大大提高了M o S2的催化活性位点数量,从而表现出更加优异的析氢催化活性.
活化M o S2的惰性表面是提高其析氢催化性能的途径之一.L i等人[13]通过密度泛函理论（D F T）计算和实验证实硫空位是惰性表面上面上新的活性位点,而S缺陷和应变的引入可使氢吸附自由能达到0,获得了目前最优的析氢催化活性,如图4所示.Ouyang等人[14]利用DFT方法计算了M o S2中常见点缺陷和晶界对析氢催化活性的影响,结果表明氢吸附自由能都非常接近于零,表明其都有着非常高的析氢催化活性.
当MoS2从半导体性质2H相变为金属性质的1T相时,从而可以提升其析氢催化活性.Voiry等人[15]通过锂离子插层获得1T相的MoS2纳米片,其塔菲尔斜率很低,仅仅只有40mV/d e c,表明1T相MoS2是通过Volmer?Heyrovsky机制发生析氢反应.如图5（b）所示,进一步对M o S2纳米片的边缘进行氧化后,发现2H相M o S2的析氢催化性能明显下降,而1T相M o S2的析氢催化性能却基本保持不变,从而从实验上证实1T相的的活性位点主要集中在它的表面,因此可以通过转换获得的1T相可以增加活化的表面,提升MoS2的析氢催化活性.
掺杂被广泛的应用于改变材料的物理和化学性质,因此通过掺杂调控M o S2活性位点的数量和反应活性,从而可以提高析氢催化性能.D e n g等人[16]发现相比较纯2H相Mo S2纳米片,经过P t元素掺杂的2H相M o S2纳米片在10m A / c m2时的过电位减小了60m V,表现出了更好的析氢催化性能.通过D F T计算可知,在有掺杂P t元素存在的情况下,M o S2的S平面表现出比S边缘更好的催化活性,从而提升了M o S2的催化活性.进一步计算发现,掺杂元素对析氢催化活性影响大小为：P t＞C o＞N i,与“火山曲线”中三种元素的位置保持一致.H a i等人[17]利用缺陷和C o掺杂的协同作用,不仅增加了活性位点的数量,也增强了活性位点的催化活性,从而大幅提升了单层2H相Mo S2惰性表面的析氢催化活性.D F T计算可知ΔGH下降到-0.07eV,电化学测试表明其交换电流达到13.8μA / c m2,过电位为156mV（在电流为10mA/cm2时）,塔菲尔斜率仅为58m V / d e c,如图6所示.此外,掺杂氧（O）[18]和氯（Cl）[19]等非金属元素也被证实可以提升2H相MoS2的析氢催化活性.
通过掺杂也可以调控1T相Mo S2的析氢催化活性.Ta n g等人[20]通过理论研究提出利用过渡金属元素的掺杂对1T相Mo S2纳米片的作用.钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铌（Nb）、钽（Ta）、钨（W）和铼（R e）元素对1T相的结构基本无影响,而铜（C u）元素则会使M o S2发生晶格畸变,所以掺杂元素主要在于影响了1T相M o S2纳米片的电子结构.如图7（b）所示,通过D F T计算可知,M n、C r、C u、N i和F e掺杂元素减小了1T相Mo S2的氢自由吸附能,其中Cr甚至使其氢自由吸附能接近0,因此预测通过掺杂这些元素可以提升1T相MoS2纳米片的析氢催化活性.
二、导电性能调控
导电性能是制约Mo S2析氢催化性能的又一重要因素,因此将Mo S2与一些导电的材料结合,可以加速电子的传递与转移,从而能够直接、有效地提高M o S2的析氢催化活性.L i等人[21]利用石墨烯作为快速电子通道,加速了M o S2纳米片与电极之间的电子转移,从而提升了MoS2纳米片的析氢催化性能,使Mo S2/RGO复合材料的过电位为0.1V,塔菲尔斜率达到41m V / d e c,如图8所示.T s a i等人[22]利用D F T计算了在不同衬底（石墨烯、金和二硫化钼）上,M o S2的M o和S边缘位点的氢自由吸附能,发现M o S2与不同衬底之间的作用能够显著地影响其析氢催化性能,从而为调控M o S2的析氢催化性能提供了一个新的思路.
2H相的M o S2表现为半导体性质,导电性比较差,通过将Mo S2从半导体性质的2H相转变为金属性质的1T相,可以提高M o S2的导电性,从而提升Mo S2的析氢催化性能.L u k o w s k i等人[23]利用锂离子的插入使2H相发生了向1T相的转变〔图9（a）〕,通过原子力显微镜的电流敏感模式（C A F M）测试表明1T相有着优异的导电性,电化学阻抗谱（E I S）中2H相M o S2纳米片的电荷转移电阻为232Ω,而当转变为1T相后电荷转移电阻降低到了4Ω〔图9（c）〕.如图9（b）所示,当电流密度为10m A / c m2时,过电位仅为187m V,塔菲尔斜率为43m V /d e c,1T相M o S2纳米片表现出优异的析氢催化活性.此外,通过应变也可以将2H相转变为1T相.T a n等人[24]在表面弯曲的金基底上合成了M o S2的单层薄膜,弯曲的表面会使M o S2薄膜产生应变,导致S - M o - S键的键角发生了变化,从而使局部的MoS2从2H相转变为1T相.
三、结语
近些年来,通过增加活性位点、提高催化活性、改善导电性等手段,优化和调控了M o S2的析氢催化性能,从而表现出优异的析氢催化性能,但是和理想的非贵金属析氢催化剂依然存在一定的差距,需要通过不断完善理论方法和实验手段,通过合理的设计与构建,从而获得性能优异的M o S2析氢催化剂,推动其在电解水制氢领域中的产业化.
10.3969/j.issn.1008-892X.2017.10.012
综上资料：此文是一篇关于二硫化钼和催化和研究进展方面的相关大学硕士和研究进展本科毕业论文以及相关研究进展论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
参考文献：
1、 女人，别忘给自己留个插电接口 ●明前茶我认识的一位自媒体大V,10年前从国有银行离职后,摆脱了她认为的“刻板无趣”的点钞生活,成为自由撰稿人,满足了自己阅读、写作、听音乐的爱好 10年间,她把自家房子换到近.
2、 神州厨电：以技术驱动，用匠心产品走上新征途 神州,一家在燃气具行业奋斗了30 多年,且充满故事的传奇企业,对技术和品质的坚守令电器记者印象深刻 2018 年9 月12 日,中国厨电行业考察团队第二站来到了神州厨电 在参观交流后记者发现,这家具有.
3、 厨电行业面临挑战 2018 年,厨电市场风向突变,在房地产市场调控传导效应的影响下,厨电行业经历了一场始料不及的市场下滑,但这并不影响厨电企业对未来的判断和信心,厨电仍然是中国家电行业中最具增长潜力与想象空间的细分领域.
4、 2019博世家电设计师论坛共话设计趋势 9 月21 日,博世家电携手北京国际设计周打造的“2018 博世家电设计师论坛”以“纯粹对话极致”为主题,特邀著名产品设计师、空间整合设计师及博世家电工.
5、 厨电和生活电器：用户体验和智能交互驱动行业 厨房电器和生活电器向来是德国IFA 展示的重点,由于烹饪方式和生活态度的不同,欧洲人对这两类电器关注的程度,远超中国 在IFA2018 上,电器记者看到很多独具创新的厨房黑科技和创意生活电器,这些产品.
6、 因路而富：她成为家乡电商扶贫带头人 牛庆花对路有特殊的感情 “千峦环其外,百流出其中,四塞之崮,舟车不通,土货不出,外货不入”,是牛庆花的家乡—山东沂蒙老区蒙阴县曾经的写照 人便于行、货畅其流,不再守.