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MoS2空心球的合成及其电催化性能的研究任务书

 2020-06-08 09:06  

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

氢气是一种清洁、有效的、可循环利用的物质,可以高效的转变为可利用的有效能而不产生环境污染。氢气可以作为一种有效的,清洁,可再生能源,在最近几年,它被认为是化石燃料的能源载体的最佳替代品。在过去几年中,越来越多的注意力一直集中在通过可持续的电化学过程生产氢气,例如光分解水或外部再生电力能源来电解水,为了实现高能量的水分解,用催化剂来减少析氢反应(HER)的驱动能量是非常必要的,目前,已知最好的HER 催化剂的是铂族贵金属(如铂、钌、铱),然而由于这些材料的高成本和稀少的资源量限制了其大规模的使用。因此,人们一直致力于发展低成本、高储量、对环境友好的有效的 HER 电催化剂,这仍然是一个极大的挑战。

过渡金属硫化物因其独特的电子结构和优良的催化性能而成为新型无机催化材料研究领域的一个热点,过渡金属硫化物是硫进入过渡金属的晶格形成的一族具有金属性质的间隙型化合物,具有特殊的物理、化学性质和表面结构。而目前研究最多的具有类石墨结构的过渡金属硫化物 MoS2是催化析氢反应的理想催化剂。纳米技术的发展对于新形貌和新结构无机材料合成起到了至关重要的推动作用,纳米尺度的二硫化钼可以暴露更多的反应活性位,在电催化制氢领域具有非常重要的应用前景。但是,纳米材料存在易团聚、结构不稳定、难控制等缺点,其合成有待进一步改进和完善。

该毕业论文内容以一定浓度的CS2可以形成乳液微球,PVP可以控制CS2微乳液球的大小,Mo与EN络合,EN既有亲水基团,又有疏水基团,EN的另一端固定于CS2微乳液球上,CS2被Mo的EN络合物和水分子包围,CS2即作为模板,在提高S源。Mo被EN带到CS2与水界面反应,在CS2表面生成MoS2纳米片,然后除去残留的CS2,形成空心球结构,再通过SEM、TEM等表征其微观形貌,XRD、Raman等表征其物相及组成。最后,通过电化学表征,测试MoS2空心球的电催化制氢性能。

为了顺利完成毕业论文并力求得到锻炼,对该生提出的具体要求如下:

1、掌握常用的文献检索手段和方法,通过相关文献查阅,了解常用的空心结构的制备方法,对制备MoS2纳米片制备各种方法进行综述,要求阅读中英文文献不少于20篇。

2、在文献综述的基础上,根据毕业论文任务安排,独立制定出论文的研究方案、解决途径及工作计划,完成开题报告。

3、掌握MoS2电催化制氢的基本知识与制备原理。

4、学会最常见的表征手段以及电催化制氢的电化学表征技术,学会用软件处理数据并概括结果。

5、按时完成规定的工作,做好毕业论文进展情况记录。

6、实验结果不弄虚作假,不剽窃和抄袭他人成果。

2. 参考文献

1. Voiry D, Fullon R, Yang J, et al. The role of electronic coupling between substrate and 2D MoS2 nanosheets in electrocatalytic production of hydrogen[J]. Nature materials, 2016

2. Lu Q, Yu Y, Ma Q, et al. 2D Transition‐Metal‐Dichalcogenide‐Nanosheet‐Based Composites for Photocatalytic and Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reactions[J]. Advanced Materials, 2016, 28(10): 1917-1933.

3. Yin Y, Han J, Zhang Y, et al. Contributions of Phase, Sulfur Vacancies, and Edges to the Hydrogen Evolution Reaction Catalytic Activity of Porous Molybdenum Disulfide Nanosheets[J]. Journal of the American Chemical Society, 2016.

4. Geng X, Sun W, Wu W, et al. Pure and stable metallic phase molybdenum disulfide nanosheets for hydrogen evolution reaction[J]. Nature communications, 2016, 7.

5. Chua C K, Loo A H, Pumera M. Top‐Down and Bottom‐Up Approaches in Engineering 1T Phase Molybdenum Disulfide (MoS2): Towards Highly Catalytically Active Materials[J]. Chemistry-A European Journal, 2016.

6. Zhou X, Liu Y, Ju H, et al. Design and Epitaxial Growth of MoSe2#8211;NiSe Vertical Heteronanostructures with Electronic Modulation for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction[J]. Chemistry of Materials, 2016, 28(6): 1838-1846.

7. Oakes L, Carter R, Hanken T, et al. Interface strain in vertically stacked two-dimensional heterostructured carbon-MoS2 nanosheets controls electrochemical reactivity[J]. Nature communications, 2016, 7.

8. Qi Y, Xu Q, Wang Y, Yan B, Ren Y, Chen Z. CO2-Induced Phase Engineering: Protocol for Enhanced Photoelectrocatalytic Performance of 2D MoS2 Nanosheets. ACS NANO. 2016 2016-02-23;10(2):2903-9.

9. Dong B, Liu Y R, Han G Q, et al. Facile Synthesis of MoS2 Modified TiO2 Nanospheres with Enhanced Photoelectrocatalytic activity[J]. INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SCIENCE, 2016, 11(4): 3039-3049.

10. Zhang J, Wang T, Pohl D, et al. Interface Engineering of MoS2/Ni3S2 Heterostructures for Highly Enhanced Electrochemical Overall‐Water‐Splitting Activity[J]. Angewandte Chemie, 2016, 128(23): 6814-6819.

11. Xing Z, Yang X, Asiri A M, et al. Three-Dimensional Structures of MoS2@Ni Core/Shell Nanosheets Array toward Synergetic Electrocatalytic Water Splitting[J]. ACS applied materials amp; interfaces, 2016.

12. Wu A, Tian C, Yan H, et al. Hierarchical MoS2@MoP core#8211;shell heterojunction electrocatalysts for efficient hydrogen evolution reaction over a broad pH range[J]. Nanoscale, 2016, 8(21): 11052-11059.

13. Ge L, Han C, Xiao X, et al. Synthesis and characterization of composite visible light active photocatalysts MoS2#8211;g-C3N4 with enhanced hydrogen evolution activity[J]. International journal of hydrogen energy, 2013, 38(17): 6960-6969.

14. . Zhang G, Liu H, Qu J, et al. Two-dimensional layered MoS2: rational design, properties and electrochemical applications[J]. Energy amp; Environmental Science, 2016, 9(4): 1190-1209.

15. Wang J, Liu J, Chao D, et al. Self‐Assembly of Honeycomb‐like MoS2 Nanoarchitectures Anchored into Graphene Foam for Enhanced Lithium‐Ion Storage[J]. Advanced Materials, 2014, 26(42): 7162-7169.

16. Wang J, Chao D, Liu J, et al. Ni3S2@ MoS2 core/shell nanorod arrays on Ni foam for high-performance electrochemical energy storage[J]. Nano Energy, 2014, 7: 151-160.

3. 毕业设计(论文)进程安排

起讫日期

设计(论文)各阶段工作内容

备 注

2016-12-29~2017-01-23

查阅文献,制定实验方案,完成开题报告

2017-01-24~2017-04-20

MoS2纳米片构成的空心球的制备

2017-04-21~2017-05-31

MoS2空心球电催化性能的表征

2017-06-01~2017-06-07

毕业论文的撰写

2017-06-08~2017-06-13

完成毕业论文的各项结束工作和毕业答辩

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