程婷
,
张国强
,
姬青
,
肖颖
,
王晓艳
,
王梅梅
,
陈国新
,
陈惠锋
,
孙再成
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.06.018
以1,4-二氧六环为溶剂,采用溶剂热法成功实现无模板法可控合成二氧化钛多层次结构微球.通过系统改变反应体系中浓盐酸与四异丙醇钛(TTIP)相对物质的量比能够有效调控二氧化钛形貌.当浓盐酸与TTIP物质的量比控制在0(或0.7或0.9)、1.8、3.6与5.7时,所得产物分别为纳米颗粒构建二氧化钛微球、纳米棒修饰二氧化钛微球、纳米棒花菜结构以及纳米棒海胆结构.在成功进行形貌调控的基础上,进一步探讨了二氧化钛多种结构的形成机理,并对其光催化产氢性能进行了表征.研究发现,在这4种结构中,纳米棒修饰二氧化钛微球具有最佳的光催化性能,这可能是由于同时存在金红石和锐钛矿两种晶型而形成异质结结构所导致.
关键词:
自组装
,
溶胶-凝胶
,
纳米结构
,
无模板法合成
,
溶剂热
滑世新
,
曲丹
,
安丽
,
席广成
,
陈戈
,
李钒
,
周志军
,
孙再成
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62830-4
氢气是一种清洁可再生能源,有望在未来替代化石燃料成为最主要的能源物质.电催化析氢技术是最有效的产氢途径之一.目前,电催化析氢催化剂主要是贵金属铂,由于其昂贵的价格限制了它的大规模应用.所以在不减少催化剂活性的前提下尽量减少贵金属的使用或者寻找替代物质,降低成本是工业化大规模使用析氢反应(HER)催化剂的前提.二硫化钼基催化剂因其价格低廉、资源丰富且具有优异的催化析氢性能而引起研究者的广泛关注.实验和理论研究都证明了二硫化钼的催化性能和其催化活性位点有关.所以,开发一种具有丰富的活性位点、良好的导电性的二硫化钼基催化剂可以获得高的产氢性能和良好的稳定性.因此,对于提高MoS2的电催化析氢性能的研究主要集中于增加MoS2暴露活性位点的个数和导电性.然而,二硫化钼层与层之间的相互作用可能导致其发生聚集,较低的导电率都有可能降低它的电催化活性.我们通过水热的方法直接制备出了固体的硫、氮共掺杂的、具有石墨化结构的碳复合材料(SNC).将钼酸钠加入到反应中后,多钼酸盐通过化学交互作用均匀地嵌入、分散到SNC中.经高温处理后,SNC放出S2-,多钼酸盐结合S2-生成二硫化钼.SNC有效地防止了二硫化钼聚集成大的颗粒.我们成功地制备出具有较好析氢性能的、高度分散于SNC中的二硫化钼纳米片.通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、元素分析、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对材料进行了表征,通过电催化析氢、电化学阻抗以及稳定性测试等手段研究了其电催化性能.由MoS2/SNC-900-12h的TEM图片可以看出,二硫化钼纳米片高度分散于碳复合材料中,且层数只有一到几层,暴露出了更多的催化活性位点.拉曼光谱图的D带(1341 cm-1)和G带(1584 cm-1)体现出了材料具有较好的石墨化结构,提高了材料的导电性.XPS C 1s谱图中存在C–S和C–N键,S 2p谱图中存在C–S–C、C=S和C–SOx–C键,N 1s谱图中存在吡啶氮和石墨氮,结合元素分析,说明该碳材料确为硫氮共掺杂的碳;Mo谱测试显示出Mo 3d5/2(229.4 eV)和Mo 3d3/2(232.6 eV),证明了二硫化钼成功地嵌入到了碳材料中.电化学性能表征显示MoS2/SNC-900-12h在H2SO4溶液(0.5 mol/L)中展现出较低的起始电位(115 mV)以及低的过电位(237 mV).电化学阻抗测试显示在H2SO4溶液(0.5 mol/L)中过电位为?0.2 V(vs.RHE)时Rct只有124Ω.此外,在?0.3–0 V(vs.RHE)下,经5000圈稳定性测试后性能只有约2.6%(10 mA/cm2)的衰减,说明MoS2/SNC-900-12h同样具有优异的电化学稳定性.
关键词:
二硫化钼纳米片
,
硫、氮共掺杂的碳
,
电催化析氢
,
复合材料
,
析氢反应
张国强
,
曲丹
,
苗湘
,
张晓燕
,
孙再成
影像科学与光化学
doi:10.7517/j.issn.1674-0475.2015.05.374
本实验以钛酸四丁酯为钛源,醋酸镉为镉源,利用静电纺丝的方法制备了直径～250 nm的电纺丝纳米纤维.通过高温煅烧和硫化钠溶液进行水热处理,得到CdS超薄片层包覆TiO2中空结构的纳米纤维.推测该复合结构形貌的形成过程为:在Ti/Cd(摩尔比)为1∶1和2∶1时,由于CdO的含量较高,反应过程中CdO溶解,并与反应溶液中的S2形成CdS超薄片层生长在纤维的外表面,剩余的TiO2纳米粒子聚集形成中空的纳米管状结构;而Ti/Cd(摩尔比)为4∶1和8∶1时,由于溶解的CdO较少不足以形成TiO2纳米管,同时,生成的CdS也不足以完全包覆TiO2纳米纤维形成非管状结构.当Ti/Cd为1∶1时,TiO2@CdS复合材料具有最好的产氢活性.在300W氙灯光照条件下和加UVCUT-420 nm滤光片下,50mg催化剂产氢速率分别为19.7 μmol/h和3.4μmol/h,这主要是由于所得到的复合结构中TiO2为非晶材料.进一步在惰性气氛下煅烧,也很难将TiO2晶化.
关键词:
电纺丝纳米纤维
,
CdS超薄片层
,
中空TiO2
,
TiO2@CdS
,
复合结构形成过程
,
产氢
