研究目的
开发具有优异性能和超低铂负载量的HER催化剂实用合成方法,具体采用牺牲对电极法制备MoSx/碳纳米管/Pt催化剂。
研究成果
通过牺牲对电极法合成的MoSx/CNTs/Pt催化剂展现出优异的析氢反应性能,具有低过电位、低塔菲尔斜率和高稳定性,这归因于氧取代形成的MoSx–O–PtOx结构。密度泛函理论计算支持该机理,且该方法在开发超低金属负载催化剂方面显示出良好前景。
研究不足
该研究聚焦于酸性条件及特定材料;大规模应用的规模化生产与成本效益问题可能需要进一步探究。该方法对铂(Pt)、钯(Pd)和钨(W)之外其他金属的适用性尚未充分验证。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用两步电化学过程,包括三电极体系中的安培i-t曲线沉积和以牺牲对电极为媒介的电位循环。运用密度泛函理论(DFT)计算来理解反应机理。
2:样本选择与数据来源:
样本包含不同反应时间的MoSx/CNTs以及不同电位循环次数的MoSx/CNTs/Pt。数据来源于电化学测量、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和电化学阻抗谱(EIS)分析。
3:实验设备与材料清单:
设备包括玻碳电极(GCE)、碳纳米管(CNTs)、铂丝、石墨棒、硫酸溶液、(NH4)2MoS4、NaClO4,以及TEM、SEM、XPS、ICP-OES和EIS等分析仪器。
4:NaClO4,以及TEM、SEM、XPS、ICP-OES和EIS等分析仪器。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:首先通过安培i-t曲线过程在CNT修饰的GCE上沉积MoSx,随后在硫酸溶液中以铂丝为对电极进行电位循环。通过极化曲线、塔菲尔斜率和稳定性测试评估析氢(HER)性能。
5:数据分析方法:
运用电化学技术、DFT计算(用于能量分布和电荷分析)以及统计学方法(用于比较HER性能指标)进行数据分析。
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获取完整内容-
carbon nanotubes
Used as a support material for the catalyst.
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glass carbon electrode
GCE
Used as the working electrode in electrochemical setups.
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Pt wire
Used as the sacrificial counter-electrode.
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graphite rod
Used as the counter-electrode in HER performance evaluation.
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H2SO4
Used as the acidic electrolyte in experiments.
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(NH4)2MoS4
Used as a precursor for MoSx deposition.
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NaClO4
Used in the electrolyte solution for deposition.
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TEM
Used for structural characterization of catalysts.
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SEM
Used for morphological analysis of catalysts.
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XPS
Used for chemical composition analysis.
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ICP-OES
Used for elemental analysis to determine Pt loading.
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EIS
Used for electrochemical impedance spectroscopy to study charge transfer.
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