研究目的
研究溅射制备的非晶态MoSx在电化学活化过程中作为高效析氢催化剂的结构转变与催化机制。
研究成果
在室温下沉积的非晶态MoSx薄膜经过电化学活化后展现出最高的析氢催化活性,在-10 mA/cm2电流密度下过电位仅为180 mV。该活化过程涉及从非晶态Mo3S13/Mo3S12团簇向缺硫MoS2-x纳米岛的结构转变,并伴随H2S释放及催化活性边缘位点的形成。这为改进地壳丰度高的析氢催化剂提供了重要见解。
研究不足
该研究仅限于FTO基底上的MoSx薄膜;长期稳定性显示其随时间推移而降解。催化机制尚未完全阐明,需进一步实验以确认限速步骤并优化性能。
1:实验设计与方法选择:
采用反应磁控溅射法在不同温度(室温至500°C)下于FTO基底上沉积MoSx薄膜。通过电化学测量、拉曼光谱、XPS、DEMS和原位拉曼技术研究催化活性与结构变化。
2:样品选择与数据来源:
使用FTO基底;样品通过溅射制备,并采用SEM、XRD、拉曼、XPS和TEM进行表征。
3:实验设备与材料清单:
钼靶(99.99%,Freiberger NE-Metall GmbH)、FTO基底、H2S/Ar气体混合物、电化学工作站(VersaSTAT)、SEM(LEO GEMINI 1530,ZEISS)、TEM(Philips CM12/STEM)、XPS(SPECS PHOIBOS 100)、拉曼光谱仪(Horiba XploRA,DILOR LabRAM)、XRD(Bruker AXS D8 Advance)、DEMS系统(QMG 220 M1,PrismaPlus)。
4:99%,Freiberger NE-Metall GmbH)、FTO基底、H2S/Ar气体混合物、电化学工作站(VersaSTAT)、SEM(LEO GEMINI 1530,ZEISS)、TEM(Philips CM12/STEM)、XPS(SPECS PHOIBOS 100)、拉曼光谱仪(Horiba XploRA,DILOR LabRAM)、XRD(Bruker AXS D8 Advance)、DEMS系统(QMG 220 M1,PrismaPlus)。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:清洁基底,在不同温度下溅射并进行表征。在三电极体系中以0.5 M H2SO4电解液进行电化学测量,包括CV、Tafel分析、电容测量和DEMS。通过原位拉曼和XPS监测循环过程中的变化。
5:5 M H2SO4电解液进行电化学测量,包括CV、Tafel分析、电容测量和DEMS。通过原位拉曼和XPS监测循环过程中的变化。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用Scherrer公式计算粒径,通过Tafel斜率分析反应机理,利用XPS/拉曼研究化学与结构变化。
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获取完整内容-
FESEM
LEO GEMINI 1530
ZEISS
Used for morphology measurement of the films.
-
molybdenum target
99.99%
Freiberger NE-Metall GmbH
Used in reactive magnetron sputtering to deposit MoSx films.
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HRTEM
Philips CM12/STEM
Philips
Used for high-resolution transmission electron microscopy of amorphous MoSx electrodes.
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XPS analyzer
PHOIBOS 100
SPECS
Used to study composition and valence state of elements in the films.
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Raman spectrometer
XploRA
Horiba
Used for Raman spectroscopy measurements.
-
Raman spectrometer
DILOR LabRAM
DILOR
Used for in-situ Raman measurements.
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X-ray diffractometer
D8 Advance
Bruker AXS
Used for glancing incidence X-ray diffraction.
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Potentiostat
VersaSTAT
Used for electrochemical measurements in a three-electrode configuration.
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Mass spectrometer
QMG 220 M1
PrismaPlus
Part of the DEMS system to measure gases released during electrochemical measurements.
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