铁掺杂二硫化钼纳米片作为高效的双功能电解水催化剂  被引量:1

Bifunctional Fe-doped MoS 2 nanosheets asefficient electrocatalysts for water splitting

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作  者:丁仕久 刘亮 刘培涛 冯爱玲 DING Shijiu;LIU Liang;LIU Peitao;FENG Ailing(Institute of Physics&Optoelectronics Technology,Baoji University of Arts and Sciences,Baoji 721016,China)

机构地区:[1]宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡721016

出  处:《功能材料》2022年第11期11136-11142,共7页Journal of Functional Materials

基  金:国家国家自然科学基金(51801001);陕西省重点研发计划(2019GY-197);陕西省自然科学基础研究计划(2015JM5215);中国博士后科学基金面上项目(2016M601878);宝鸡市科技计划项目(16RKX1-29);陕西省教育厅科研专项项目(21JK0478,202310561);宝鸡文理学院重点项目(209040127)。

摘  要:设计和合成具有高活性、耐久性的非贵金属电解水催化剂对能量转化和储存具有重要意义。在研究中,通过硝酸铁、硫代乙酰胺与二水钼酸钠在无水乙醇中的水热反应制备了铁掺杂二硫化钼(Fe-MoS_(2))的纳米材料。Fe-MoS_(2)具有较高的析氧反应(OER)活性,在1 mol/L KOH电解质中,当电流密度为10 mA·cm^(-2)时过电位为250 mV,塔菲尔斜率为219 mV·dec^(-1),而且Fe-MoS_(2)在这些条件下可稳定超过10 h以上。同时其具有良好的析氢反应(HER)活性,在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)电解质中,当电流密度为10 mA cm^(-2)时过电位为220 mV。此外,在1 mol/L KOH电解液中,Fe-MoS_(2)/C(阳极)∥Fe-MoS_(2)/C(阴极)两电极体系具有良好的电解水催化活性,在10 mA cm^(-2)的电流密度下低电位为1.77 V。为开发具有高效电解水性能的过渡金属掺杂过渡金属硫化物提出了一种有效的技术支撑。The design and synthesis of non-noble metal electrolytic hydropower catalysts with high activity and durability are of great significance for energy conversion and storage.In this study,iron doped molybdenum disulfide nanomaterials were prepared by a simple hydrothermal reaction of ferric nitrate,thioacetamide and sodium molybdate in anhydrous ethanol.It showed high oxygen evolution reaction(OER)activity.In 1 M KOH electrolyte,when the current density was 10 mA/cm^(2),the overpotential was 250 mV,the Tafel slope was 219 mV/dec,and the Fe-MoS_(2)could be stabilized for more than 10 h.The hydrogen evolution reaction(HER)activity was 220 mV when the current density reached 10 mA/cm^(2)in 0.5 M H_(2)SO_(4)electrolyte.In addition,in 1.0 M KOH electrolyte,Fe-MoS_(2)/C(anode)∥Fe-MoS_(2)/C(cathode)two-electrode system has good catalytic activity for total hydrolysis with a low potential of 1.77 V at a current density of 10 mA/cm^(2).Therefore,this study presents an effective technical support for the development of transition metal-doped transition metal sulfides with efficient electrolytic water performance.

关 键 词:二硫化钼 离子掺杂 析氢反应 析氧反应 电解水 

分 类 号:G31[文化科学] TK91[动力工程及工程热物理]

 

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