铜、钴、铁掺杂对二硫化钼电催化析氢性能的影响

摘要

二硫化钼（MoS₂）作为有望替代贵金属铂，进行电催化析氢反应（HER）的良好催化剂，其性能受到自身活性位点密度的限制.采用一步水热法合成不同过渡金属铜（Cu）、钴（Co）、和铁（Fe）掺杂的花形MoS₂,并利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X-射线衍射仪（XRD）及X-射线光电子能谱分析仪（XPS）对所合成样品进行结构表征，电化学测试考察不同过渡金属掺杂的MoS₂电催化产氢性能.结果显示，摩尔分数为0.50%的3种过渡金属掺杂对MoS₂的形貌和晶体结构均没有明显影响，但Cu和Co掺杂可以显著提高MoS₂的电催化析氢效果，表现为MoS₂析氢过电位及Tafel斜率的降低，原因可能在于Cu和Co掺杂能减小MoS₂电化学析氢过程的电荷转移阻力.进一步对Cu和Co的掺杂量进行优化，结果表明摩尔分数为0.75%的Cu和1.00%的Co分别为最佳量，且制备所得材料0.75%Cu@MoS₂和1%Co@MoS₂在电催化析氢反应中具有一定的稳定性.

关键词

过渡金属掺杂 / 电催化析氢 / 二硫化钼