柠檬酸对MoS<sub>2</sub>催化剂析氢反应催化活性的影响

冯茹梦; 梁炜; 陈璐; 杨石鑫; 邓如意; 张潇庆; 李文尧

doi:10.12299/jsues.22-0340

柠檬酸对MoS₂催化剂析氢反应催化活性的影响

doi: 10.12299/jsues.22-0340

上海工程技术大学材料科学与工程学院，上海 201620

基金项目: 上海工程技术大学大学生创新训练资助项目（CS2105002）

详细信息

作者简介:
冯茹梦（1999−），女，在读本科，研究方向为纳米材料. E-mail：2286907255@qq.com

通讯作者:
李文尧（1986−），男，教授，博士，研究方向为纳米材料. E-mail：liwenyao@sues.edu.cn

中图分类号: TB321
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出版历程
- 收稿日期: 2022-11-15
- 录用日期: 2022-11-15
- 刊出日期: 2023-09-30

Effect of citric acid on catalytic activity of molybdenum disulfide catalyst for hydrogen evolution reaction

School of Materials Science and Engineering, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China

摘要

摘要: 选取性质稳定且还原能力较强的硫代乙酰胺作为硫源和还原剂，通过简单水热法制备二硫化钼（MoS₂）催化剂，探究不同柠檬酸的添加量对其电化学性能的影响. 使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）进行形貌和微观结构表征，利用循环伏安法（CV）、线性电势扫描法（LSV）、塔费尔曲线（Tafel）等电化学方法对其进行性能表征. 结果表明，柠檬酸的添加能够增加催化剂的电化学活性表面积，增强MoS₂催化剂析氢反应（HER）的催化活性.
- 析氢反应 /
- 二硫化钼 /
- 电催化
Abstract: Thioacetamide with stable properties and strong reducing ability was selected as sulfur source and reducing agent to prepare MoS₂ catalyst by simple hydrothermal method. The influence of different amounts of citric acid on its electrochemical performance was investigated. The morphology and microstructure were characterized by SEM and TEM, electrochemical methods including CV, LSV and Tafel were used for characterization. The results show that the addition of citric acid could increase the electrochemical active surface area of MoS₂ catalyst and enhance the hydrogen evolution reaction (HER) catalytic activity of MoS₂ catalyst.
- hydrogen evolution reaction (HER) /
- molybdenum disulfide /
- electrocatalysis

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图 1 MoS₂的SEM图像

Figure 1. SEM image of MoS₂

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图 2 MoS₂的TEM图像

Figure 2. TEM image of MoS₂

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图 3 1 mol/L KOH电解液中，添加不同量柠檬酸的CV测试曲线扫描

Figure 3. CV test curve scanning in 1 mol/L KOH electrolyte for samples with different amount of substance of citric acid

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图 4 添加不同量柠檬酸的CV拟合曲线

Figure 4. CV fitting curves with different amount of substance of citric acid

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图 5 添加不同量柠檬酸下的LSV曲线

Figure 5. LSV curves under different amount of substance of citric acid

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图 6 在160 ℃热处理温度下，1 mol/L KOH电解液中，添加不同量柠檬酸的Tafel图像

Figure 6. Tafel plots in 1 mol/L KOH electrolyte at 160 ℃ heat treatment temperature of samples with different of substance of citric acid

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表 1 不同样品的过电位和Tafel斜率

Table 1. Overpotential and Tafel slope of different samples

编号温度/
℃ 柠檬酸添加量/
mmol 过电位/
mV

1-1 160 0 688
1-2 160 0.5 390.43
1-3 160 1 342.46
1-4 160 1.5 184

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参考文献(15)

[1]	葛静敏. 二硫化钼的电子结构调控及其电化学析氢性能研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2021.
[2]	关雨萌, 牛亚楠, 姚婉婷. 硫化物催化剂电催化析氢性能的研究进展[J] . 辽宁化工,2021,50(5):644 − 646.
[3]	LI Y G, WANG H L, XIE L M, et al. MoS₂ nanoparticles grown on graphene: An advanced catalyst for the hydrogen evolution reaction[J] . Journal of the American Chemical Society,2011,133(19):7296 − 7299. doi: 10.1021/ja201269b
[4]	WANG Q H, KALANTAE-ZADENH K, KIS A, et al. Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides[J] . Nature Nanotechnology,2012,7(11):699 − 712. doi: 10.1038/nnano.2012.193
[5]	李琬卉. 石墨双炔类材料薄膜的制备及其光电性质研究[D]. 天津: 天津大学, 2020.
[6]	吕宪伟, 胡忠攀, 赵挥, 等. 自支撑型过渡金属磷化物电催化析氢反应研究[J] . 化学进展,2018,30(7):947 − 957.
[7]	郭胜平, 吴伟端. 原位聚合PS/纳米MoS₂复合材料的制备及其性能[J] . 玻璃钢/复合材料,2006(2):34 − 36.
[8]	朱敏, 张招柱, 王坤, 等. 二硫化钼填充聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能[J] . 高分子材料科学与工程,2005(5):232 − 238.
[9]	程美美. 石墨烯和二硫化钼修饰电极的电化学检测及析氢效应研究[D]. 西安: 西北大学, 2017.
[10]	温月丽. 纳米Cu及CuAl复合物的可规模化制备研究[D]. 太原: 太原理工大学, 2012.
[11]	贾晓峰. 一维二硫化钼纳米结构的制备及其光电和气敏性能的研究[D]. 兰州: 兰州大学, 2021.
[12]	HU C L, ZHANG L, GONG J L. Recent progress made in the mechanism comprehension and design of electrocatalysts for alkaline water splitting[J] . Energy & Environmental Science,2019:2620 − 2645.
[13]	樊梅红. 过渡金属化合物/碳复合材料的设计合成与电催化水裂解析氢性能研究[D]. 长春: 吉林大学, 2019.
[14]	李席涛. 金属相MoS₂基催化剂的设计制备及光/电催化性能研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2021.
[15]	谢子杰. 熔盐电解法制备过渡金属(Nb、Cu、Co)掺杂MoS₂及其析氢性能研究[D]. 南昌: 东华理工大学, 2021.