原子级精确MoS2纳米带的可控构筑与电解水性能研究

The edge of the metal phase MoS2 and the [Mo3S13]2-nanoclusters with its structural characteristics all have hydrogen evolution reaction activity close to the noble metal platinum. However, due to the factors such as the conductivity of the material and the total surface active sites of the electrode, The actual total electrode activity of the MoS2-based catalysts is still not comparable to the noble metal platinum-based catalysts. In view of the above problems, this project intends to prepare high-purity clusters with the characteristics of edge active sites by chemical wet method, and make them oriented into MoS2 nanobelts with metal or quasi-metal characteristics. This project will systematically study the electrolysis hydrogen evolution performance of metal phase MoS2 nanobelts, comprehensively optimize the conductivity, intrinsic activity and active site density, and solve the main problems of the limited total electrode activity of MoS2-based catalytic materials. Through the research of this project, we will understand the system of catalytic hydrogen evolution behavior of transition metal sulfide electrode materials. At the same time, we will deeply understand and master the controllable preparation, microstructure control, electrolysis water performance optimization and related mechanisms of metal phase MoS2 nanobelts. It will provide reference and guidance for the development of efficient and economical new catalytic hydrogen evolution electrode materials.

金属相MoS2边缘及其边缘结构特征的[Mo3S13]2-纳米团簇均具有逼近贵金属铂的催化析氢活性，然而，因受限于材料导电性、电极表面活性位点总量等因素，MoS2基催化材料的实际总电极活性仍无法与贵金属铂基催化剂相媲美。针对上述问题，本项目拟从类金属相边缘结构的最小单元结构出发，通过化学湿法制备边缘活性位基元特征的高纯团簇，使其定向组装成为具有有金属或准金属特性的富边缘MoS2原子级纳米带。本项目将对金属相MoS2纳米带的电解水析氢性能进行系统研究，综合优化导电能力、内禀活性、活性位点密度，解决MoS2基催化材料总电极催化性能受限的主要问题。通过开展本项目研究，将对过渡金属硫化物电极材料催化析氢行为形成系统认识；同时，深入理解并掌握金属相MoS2纳米带的可控制备、微观结构调控、电解水性能优化以及相关机理。将为开发高效、经济的新型催化析氢电极材料提供参考和指导。

金属相MoS2边缘及其边缘结构特征的[Mo3S13]2-纳米团簇均具有逼近贵金属铂的催化析氢活性，然而，因受限于材料导电性、电极表面活性位点总量等因素，MoS2基催化材料的实际总电极活性仍无法与贵金属铂基催化剂相媲美。针对上述问题，本项目从类金属相边缘结构的最小单元结构出发，通过化学湿法制备出边缘活性位基元特征的高纯团簇，使其定向组装成为具有有金属或准金属特性的富边缘MoS2原子级纳米带。采用化学湿法制备NH4(Mo3S13)·nH2O晶体，然后通过甲醇溶解的方式得到[Mo3S13]2-溶液，并对制备出的样品分别采用SEM、HRTEM、XRD以及EDX等方法对其形貌、结构及元素组成进行表征。设计低温加热的实验方案，使得[Mo3S13]2-团簇进行无模板自组装行为，揭示了团簇到超材料结构或组装体的合成方案及规律，为团簇结构单元进行层级化、模块化、智能化地精准构建和优化重组提供新的思路。本项目对金属相MoS2纳米带的电解水析氢性能进行了系统研究，综合优化导电能力、内禀活性、活性位点密度，解决了MoS2基催化材料总电极催化性能受限的主要问题。通过开展本项目研究，将对过渡金属硫化物电极材料催化析氢行为形成系统认识；同时，深入理解并掌握金属相MoS2纳米带的可控制备、微观结构调控、电解水性能优化以及相关机理。将为开发高效、经济的新型催化析氢电极材料提供参考和指导。