Co9S8/MoS2异质结构的构筑及电催化析氢性能研究

张宇 王世兴 杨蕊 戴腾远 张楠 席聘贤 严纯华

引用本文: 张宇, 王世兴, 杨蕊, 戴腾远, 张楠, 席聘贤, 严纯华. Co9S8/MoS2异质结构的构筑及电催化析氢性能研究[J]. 化学学报, 2020, 78(12): 1455-1460. doi: 10.6023/A20070332 shu
Citation:  Zhang Yu, Wang Shixing, Yang Rui, Dai Tengyuan, Zhang Nan, Xi Pinxian, Yan Chun-Hua. Construction of Co9S8/MoS2 Heterostructures for Enhancing Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction[J]. Acta Chimica Sinica, 2020, 78(12): 1455-1460. doi: 10.6023/A20070332 shu

Co9S8/MoS2异质结构的构筑及电催化析氢性能研究

    通讯作者: 席聘贤,Tel: 0931-8912589; Fax: 0931-8912582 E-mail:xipx@lzu.edu.cn
  • 基金项目:

    项目受国家自然科学基金(Nos.21931001,21922105)、甘肃省稀土功能材料创新平台(No.2019ZX-04)和111引智计划(No.B20027)资助

摘要: 利用前驱物形貌导向法,成功制备了Co9S8/MoS2异质结构催化剂,该催化剂在碱性析氢反应(HER)中表现出优异的催化活性及稳定性,其在10 mA·cm-2处的过电势仅为84 mV.通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、电子自旋共振(ESR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和同步辐射(XAFS)等表征,证明了CoS2/MoS2在H2氛围下煅烧形成Co9S8/MoS2的过程中,CoS2中Co的配位模式从部分八面体向Co9S8中的四面体转变,这种转变可活化MoS2的惰性平面,从而使其更有利于吸附H*.除此之外,接触角数据表明:该催化剂具有良好的亲水性,有利于电解液渗透及气体分子的迅速扩散,从而促进HER反应速率.由于异质结构间具有强烈的相互作用,该催化剂可表现出良好的结构稳定性.本工作基于Co9S8/MoS2异质结构的成功构筑及对其HER催化机理的充分探讨,为后续硫化物异质结及其在电催化中的应用提供了良好的思路和研究基础.

English

  • 近年来, 全球经济的快速发展已导致严重的环境污染和能源危机.煤炭、石油、天然气等不可再生的能源, 储量有限, 过度消耗会带来不可逆的环境污染问题[1], 不符合当下经济可持续发展的需求.因此, 开发清洁能源迫在眉睫, 光能、风能、生物能和氢能等可再生清洁能源引起了广泛关注[2-3].其中, 氢能在许多方面具有广泛应用:例如, 作为高能燃料, 液氢已成功用于航天领域; 作为化学电源, 氢燃料电池可以实现无污染和零排放[4].此外, 氢能具有高燃烧热值和环保无污染的优点, 具体体现为: (1)完全燃烧放出的热量为同质量汽油的三倍; (2)由于不含碳, 其燃烧产物不会造成温室效应或者其它污染, 被认为是理想、清洁、高效的能源[5].

    目前, 工业上一般通过催化水蒸气重整和部分煤炭汽化[6]的方法, 来获取大量可利用的H2, 然而该过程会不可避免地造成CO2的大量排放.利用可再生的能源—电能, 可以实现多种催化反应的发生[7-8].作为新兴的能源转换装置, 电解水制氢具有污染小, 装置简单等优点, 因而被广泛认为是未来清洁能源的可行之路[9-12].通常, 氢在贵金属催化剂表面的吸附能接近零, 其HER性能则最突出[13].但高成本、弱稳定、低地壳含量也成为其大规模发展的限制性因素[14].因此, 开发高活性、低成本的Pt替代催化剂至关重要[15].

    已经有研究表明, Mo元素具有优异的氢吸附能力, 非常利于HER反应的发生[16]. Mo基硫化物, 例如, MoS2是非常具备前景的Pt的替代品, 但目前其催化效率仍然很低.为此, 许多科学家常通过单层剥离[17-18]、元素掺杂[19-20]、缺陷构筑[21-22]、相变[23-24]、异质结构[25]和载体复合[26]等策略来探索低成本、高性能的MoS2析氢催化剂, 从而提高HER的选择性、催化活性和稳定性[27].考虑到块体MoS2基面活性差且活性位点均在边缘S原子上的问题[28-29], 如果能改变MoS2基面的惰性, MoS2的性能则有望得到大幅度提升.

    基于以上分析, 本课题组从活化MoS2惰性基面的角度出发, 以CoMoO4作为前驱物, 并先后对其进行硫化和H2还原处理, 分别制备得到中间产物CoS2/MoS2和目标产物Co9S8/MoS2异质结构催化剂.数据表明, 中间产物CoS2在向Co9S8转变的过程中会对MoS2产生影响, 基面S原子成为活性S原子, 从而活化MoS2惰性基面, 进而伴随产生多种提升活性的因素, Co9S8/MoS2-300具有如下特点: (1)良好的亲水性; (2)较大的活性面积; (3)较高的缺陷浓度.基于此, Co9S8/MoS2-300在1 mol•L-1的KOH溶液中表现出优异的析氢性能及稳定性.具体表现为仅需84 mV的过电势即可满足10 mA•cm-2的电流密度; 长达48 h的i-t测试之后, 其电流仍能保持接近初始值的91%.

    首先制备的氧化物前驱体XRD的测试(图S1)显示, 其衍射峰能与CoMoO4 (JCPDS No.21-868)很好地匹配.进一步通过SEM表征如图S2a所示, CoMoO4前驱物呈现出均匀、光滑的纳米棒形貌.图S2b为CoMoO4纳米棒的高分辨透射电镜(HRTEM)图, HRTEM显示晶格间距为0.42 nm, 对应于CoMoO4的(021)晶面.这些数据均证明, 成功制备了具有纳米棒形貌的CoMoO4前驱物.其次对CoMoO4前驱物进行硫化处理, 硫化后XRD数据如图S3所示, 其衍射峰与MoS2 (JCPDS No.37-1492)和CoS2 (JCPDS No.41-1471)相对应, 表明在此硫化条件下, CoMoO4前驱物形成了CoS2/MoS2两相结构. CoS2/MoS2的SEM测试(如图S4a)表明, CoS2/MoS2呈现出由纳米片组成的纳米棒结构, 相比于CoMoO4, CoS2/MoS2的表面变得更加粗糙.图S4b所示的HRTEM中, 0.225 nm的晶格间距对应于CoS2的(211)晶面, 而0.605 nm的晶格间距对应于MoS2的(002)层间距, 与XRD的结果一致.

    最后经过300 ℃的H2气氛下煅烧CoS2/MoS2材料, 所得XRD结果如图 1a所示.衍射峰与MoS2 (JCPDS No.37-1492)和Co9S8 (JCPDS No.19-364)相对应, 材料简写为Co9S8/MoS2-300. Co9S8/MoS2-300的TEM如图 1b所示, 经过硫化与H2还原, 其形貌与前驱物保持一致, 仍为纳米棒结构. HRTEM中0.57 nm和0.27 nm分别对应MoS2的(002)层间距和(100)晶面, 0.57 nm的层间距小于CoS2/MoS2中MoS2的层间距0.605 nm (图S4b), 0.24 nm的晶格间距对应Co9S8的(331)晶面.另外, 如图 1c所示, 在Co9S8/MoS2-300的HRTEM中出现了晶格不连续的现象, 表明可能存在缺陷.为了探究H2煅烧温度对于缺陷形成的影响, 我们分别测试了在200, 300及400 ℃ H2氛围中煅烧的Co9S8/MoS2-X (X代表温度数值)催化剂的ESR信号, 如图 1d所示, 300 ℃下的Co9S8/MoS2-300材料具最强的响应信号, 所以具有最高的缺陷浓度[30-32], 这可为催化反应提供更多有效的活性位点.

    图 1

    图 1.  Co9S8/MoS2-300的(a) XRD, (b) TEM谱图和(c) HRTEM谱图. (d) Co9S8/MoS2-X的ESR光谱
    Figure 1.  (a) XRD, (b) TEM image and (c) HRTEM image of Co9S8/MoS2-300. (d) ESR spectra of Co9S8/MoS2-X

    图S5的TEM能谱(EDS)数据与图S6的元素分布(mapping)表明, Co9S8/MoS2-300由Co, Mo, S三种元素组成, 且各元素均匀分布. Co9S8/MoS2-X材料XRD的变化如图 2a所示, 随着H2的煅烧温度升高, Co9S8相峰的衍射强度逐渐增强, 整体出峰位置无明显变化.因此将MoS2的(002), (100)和(110)晶面衍射放大至如图 2b所示, 衍射角度的变化情况总结如表S1, 这三个衍射峰均向衍射角增大的方向移动.数据表明:经过H2处理, MoS2的(002), (100)和(110)的晶面被压缩, 导致晶面间距变小, 这与图 1c和图S4b中HRTEM的结论一致.系列Co9S8/MoS2-X和CoS2/MoS2的Raman光谱如图 2c所示, 随着温度升高, 402 cm-1处MoS2的面外振动[33]模式(A1g)相比于面内(E2g1) 378 cm-1处的振动增强, 这表明H2气氛下的煅烧对于MoS2基平面处的影响增强, 使基平面产生了与边缘处同样的振动效应.

    图 2

    图 2.  Co9S8/MoS2-X的(a) XRD, (b)高分辨XRD和(c) Raman图. Co 2p (d), Mo 3d (e)和S 2p (f)的XPS谱图
    Figure 2.  (a) XRD, (b) high resolution XRD, (c) Raman of Co9S8/ MoS2-X. XPS spectra of Co 2p (d), Mo 3d (e) and S 2p (f)

    图 2d为Co9S8/MoS2-X的Co 2p XPS图, 随着温度升高, Co的结合能大小发生了偏移. 图 2e为Mo 3d的XPS测试, Mo的结合能并未因煅烧温度的不同而偏移. 图 2f为S 2p的XPS谱图, 不同煅烧温度下的MoS2/Co9S8-X材料中, Mo—S的含量随着温度升高而减少, 即MoS2的含量在减少.这些数据表明: Co—S键的变化, 对MoS2基平面中的S起活化作用.

    具有良好亲水性能的材料, 才能在碱性HER反应中与电解液有良好的接触. Deng等[34]报道, 块体MoS2的接触角为105°.如图 3a所示, Co9S8/MoS2-300的接触角为0°, 3b图中CoS2/MoS2的接触角为118°.这表明Co9S8/MoS2-300具有良好的亲水性, 可与电解液产生好的接触, 其作为自支撑催化剂, 能够保证较快的离子传输速率[35].

    图 3

    图 3.  (a) Co9S8/MoS2-300和(b) CoS2/MoS2的接触角
    Figure 3.  Contact angle of (a) Co9S8/MoS2-300 and (b) CoS2/MoS2

    Co9S8/MoS2-X和CoS2/MoS2的同步辐射测试数据如图 4所示. 图 4a为Co9S8/MoS2-300和CoS2/MoS2中Mo K-edge傅里叶转换的扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)光谱在R空间的吸收情况, 其中Co9S8/MoS2-300的Mo—S键在0.19 nm处的振动变弱, 证明了Mo—S键的活化. 图 4b为Co9S8/MoS2-X中Mo K-edge的X射线吸收近边结构(XANES)光谱, 所有材料的X射线吸收几乎相同, 进一步证明了, Co—S键的变化促进Mo—S键的振动模式变化, 使MoS2基平面活化. Co9S8/MoS2-300和CoS2/MoS2中Co K-edge傅里叶转换的EXAFS光谱和Co9S8/MoS2-X Co K-edge的XANES光谱分别如图 4c4d所示.在R空间中, Co9S8/MoS2-300和CoS2/MoS2材料相比, 存在较大差异. 图 4e图 4d中(1)的局部放大谱图, 随着煅烧温度增加, Co9S8/MoS2-X也随之发生了能量迁移, 证明存在不同程度的活化作用, 虽然Co9S8/MoS2-400能量偏移最大,但活性MoS2的减少并不使其具有最优异的HER性能. 图 4f图 4d中(2)的局部放大谱图, 系列Co9S8/MoS2-X在7707 eV处均有出峰, 且强度随煅烧温度增加而增加.表明Co的四配位方式出现, 且含量相应增加, 与图 1a中XRD的表征结果一致.

    图 4

    图 4.  Co9S8/MoS2-300和CoS2/MoS2在R空间(a) Mo的K-edge和(c) Co的K-edge的傅里叶转换EXAFS光谱. Co9S8/MoS2-X在(b) Mo的K-edge和(d) Co的K-edge的XANES光谱. (e)和(f)为(d)的XANES高分辨谱图. Co9S8/MoS2-300的(g) Co K-edge和(h) Mo K-edge的EXAFS光谱小波转换图
    Figure 4.  Fourier-transformed EXAFS spectra of Co9S8/MoS2-300 and CoS2/MoS2 in R-space at (a) Mo K-edge and (c) Co K-edge. The XANES spectra of Co9S8/MoS2-X at (b) Mo K-edge and (d) Co K-edge. (e) and (f) are the high resolution of XANES spectra in (d). Wavelet transforms for (g) Co K-edge and (h) Mo K-edge EXAFS signals of Co9S8/MoS2-300

    图S7a和图 4g分别为CoS2/MoS2和Co9S8/MoS2-300的Co K-edge的EXAFS光谱小波转换情况, 相比之下, Co出现在不同的位置, 表明Co存在不同的构型.图S7b和图 4h分别为CoS2/MoS2和Co9S8/MoS2-300的Mo K-edge的EXAFS光谱小波转换图, 出现在相同的位置.数据表明: Co在不同材料中具有不同的状态, Mo在不同材料中具有相同的状态, 验证了Co的变化促进MoS2中基平面S的活化.

    Co9S8/MoS2-X的HER性能在标准的三电极体系下, 采用线性扫描伏安法(LSV)进行测试, 电解质为1 mol• L-1的KOH溶液, 扫速控制为5 mV•s-1.测试结果如图 5a所示, 在电流密度为10 mA•cm-2处, Co9S8/MoS2-300的过电势为84 mV, Co9S8/MoS2-200的过电势为91 mV, Co9S8/MoS2-400的过电势为135 mV, CoS2/MoS2的过电势为180 mV, 商业化Pt/C的过电势为19 mV.在较大电流密度20和50 mA•cm-2处过电势大小如图 5c所示并总结于表S2, 数据表明, 在各个电流密度下, Co9S8/MoS2-300的过电势均小于其它钴基对比材料. 图 5b为材料的塔菲尔(Tafel)斜率数据, Co9S8/MoS2-200的Tafel斜率为110 mV•dec-1, Co9S8/MoS2-300的Tafel斜率为93 mV•dec-1, Co9S8/MoS2-400的Tafel斜率为125 mV•dec-1, CoS2/MoS2的Tafel斜率为149 mV•dec-1, 商业化Pt/C的Tafel斜率为27 mV•dec-1.相比之下, Co9S8/MoS2-300的Tafel斜率值低于其它钴基对比材料.以上数据表明Co9S8/MoS2-X材料其催化HER反应的效率具备如下规律: Co9S8/MoS2-300>Co9S8/MoS2-200>Co9S8/MoS2-400>CoS2/MoS2.为了探究造成催化性质差异的原因, 进行了电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)的测试, 表S3为材料的Mo和Co的物质的量比数据结果. CoS2/MoS2中Mo与Co的物质的量比为0.98, Co9S8/MoS2-200中Mo与Co的物质的量比为0.98, 从CoS2/MoS2到Co9S8/MoS2-200的过程物质的量比保持恒定, 过电势较MoS2/CoS2减小89 mV, 体现基平面S活化对降低过电势的作用. Co9S8/MoS2-300中Mo与Co的物质的量比变为0.96, 也就是CoS2/MoS2到Co9S8/MoS2-300的过程中, MoS2随温度升高而减少.主要原因是:基平面S的活化对过电势降低起决定作用, 物质的量比由0.98到0.96的过程中, MoS2减少的较少, 而含量的微弱减小对过电势影响较小, 所以材料过电势较CoS2/MoS2降低了96 mV. Co9S8/MoS2-400中Mo与Co的物质的量比为0.80, 活化作用使基平面的S更加活泼, MoS2也更易失去, 由CoS2/MoS2到Co9S8/MoS2-400的过程中, 活性的MoS2在大量减少, 最终导致HER过电势比CoS2/MoS2只降低了45 mV.其它Mo基材料相关的研究进展总结于表S4.

    图 5

    图 5.  Co9S8/MoS2-X和对比材料的(a) LSV, (b) Tafel, (c)不同电流密度下HER的过电势总结, (d) Cdl图和(e) Rf测试. (f) MoS2/Co9S8-300在电流密度为10, 50和100 mA•cm-2下测试6 h的i-t曲线.内插图为MoS2/Co9S8-300在电流密度为10 mA•cm-2下测试48 h的i-t曲线
    Figure 5.  (a) LSV, (b) Tafel, (c) summary of HER overpotentials in different current densities, (d) Cdl images and (e) Rf of Co9S8/MoS2-X and controls. (f) i-t curves of Co9S8/MoS2-300 recorded at current density of 10, 50 and 100 mA•cm-2 for 6 h. Insert is i-t curve of Co9S8/MoS2-300 recorded at current density of 10 mA•cm-2 for 48 h

    另外, MoS2-300与Co9S8材料的XRD如图S8所示, 14.4°处的衍射峰对应MoS2 (002)晶面, b图的衍射峰与Co9S8 (JCPDS No.73-1442)对应. MoS2-300的LSV如图 5所示, 在电流密度为10 mA•cm-2时, 其过电势为291 mV, 高于MoS2/Co9S8-300 (84 mV)的过电势.数据表明:在该体系中, Co9S8的产生对MoS2基平面S的活化具有重要促进作用. CoS2和Co9S8的晶体结构模型分别如图S10和S11所示, 催化剂中的Co配位环境从CoS2到Co9S8的转变过程中, Co的八面体配位模式转变为八面体和四面体配位共存的模式, 这也从结构方面表明CoSx的变化影响了MoS2中的基面S, 从而活化了MoS2的基平面.

    为探究Co9S8/MoS2-300的活性起源, 我们对系列还原温度下Co9S8/MoS2-X样品进行了电化学活性面积(ECSA)的测试.循环伏安法(CV)测试结果如图S12所示, 扫描速度为10~50 mV•s-1.根据Zhang等[33]报道的方法, 计算结果如图 5d所示, 双电层电容(Cdl)可以代表ECSA的大小. Co9S8/MoS2-300的Cdl值为44.97 mF•cm-2, 高于对比材料Co9S8/MoS2-200 (30.43 mF• cm-2), Co9S8/MoS2-400 (9.75 mF•cm-2)和CoS2/MoS2 (11.21 mF•cm-2).表明Co9S8/MoS2-300材料具有较大的电化学活性面积, 能够提供较多的活性位点, 从而使其具备较高的HER性能.材料的粗糙因子(Rf)通过电极和电解质界面的Cdl值可以得到, 由于在酸性电解液中理想光滑的电极表面Cdl为40 mF•cm-2 [36], 因此使用公式: RfCdl/(0.04 mF•cm-2)来估算材料的Rf, 结果如图 5e所示.数据表明:活化后材料整体亲水性增加, ECSA与粗糙度均增加, 使电解质溶液与材料活性位点之间的离子交换速度相对提高.进一步通过电化学阻抗结果(图S9)的分析可知, Co9S8/MoS2-300具有小于其它对比材料的电荷转移电阻, 因此Co9S8/MoS2-300具有较高的HER催化活性.

    材料的稳定性也是评价催化剂性能的重要指标之一, Co9S8/MoS2-300的计时电流法(i-t)测试如图 5f内插图所示. 48 h的测试之后, 其电流下降8.9%.另外采用多电流测试, 分别设置电流密度为10, 50和100 mA• cm-2时的电压, 电流密度随时间的曲线, 皆无显著波动与偏移发生.稳定性测试表明, 该Co9S8/MoS2-300材料具有优异的催化碱性HER反应的稳定性.将稳定性测试18 h之后的材料, 用去离子水冲洗三遍, 使电极材料表面覆盖的电解质溶液被冲洗干净, 再次做SEM测试.如图S13所示, 图(a)为Co9S8/MoS2-300纳米棒稳定性测试之前的SEM, 纳米棒表面存在大量纳米片.稳定性测试之后的形貌如图(b)所示, Co9S8/MoS2-300纳米棒表面的片状结构减少, 由于Co9S8与MoS2的S产生了较强的相互作用, 因而具有良好的结构稳定性, 使Co9S8/MoS2-300材料纳米棒的整体形貌仍然能够得到保持.

    本工作通过前驱物形貌导向法原位转变CoMoO4纳米棒, 生成了Co9S8/MoS2-300异质结构纳米棒催化剂.在该结构中, MoS2的层间距减小, 并伴随产生大量缺陷, 促进了H*在活性S上的吸附, 使HER的活性提高.在1 mol•L-1的KOH溶液中, 实现84 mV的过电势即可达到10 mA•cm-2电流密度.此外, Co9S8/MoS2-300的接触角测试表明其具有良好的亲水性能, 可以直接作为自支撑电极, 避免高分子粘结剂所带来的接触电阻, 有利于催化剂与电解液之间的电子转移.该研究阐述通过合成基平面活化的Co9S8/MoS2-300催化剂材料, 为过渡金属硫化物异质结构的合成及构效关系研究提供了新思路.

    实验所用化学试剂见支持信息.

    4.2.1   碳纤维布预处理

    将一片3 cm×4 cm的碳纤维布浸没于30 mL去离子水中, 超声30 min除去表面灰尘, 接着用30 mL 2 mol•L-1的盐酸继续超声处理30 min, 最后再用30 mL无水乙醇超声0.5 h备用.

    4.2.2   前驱体CoMoO4的水热制备

    将0.7416 g (NH4)6Mo7O24•4H2O加入60 mL的去离子水中, 搅拌15 min至溶解, 向其中加入0.6985 g Co(NO3)3•6H2O继续搅拌15 min至完全溶解.再向该混合溶液中逐滴加入氨水, 调节溶液pH为7.0后, 转入100 mL的高压反应釜中, 并投入一片预先处理过的碳纤维布, 升温至150 ℃并保持6 h反应.自然冷却至室温并取出碳纤维布, 用去离子水和无水乙醇各冲洗三次, 最后放入50 ℃真空干燥箱中干燥12 h得到CoMoO4.

    4.2.3   MoS2/CoS2纳米棒的制备

    将CoMoO4装入高温管式炉, 投入3 g升华硫, 在Ar气氛保护下以50 mL/min的流速和5 ℃/min的升温速率, 在300 ℃下反应2 h, 得到MoS2/CoS2.

    4.2.4   高温还原法制备Co9S8/MoS2-300

    将上述Co9S8/MoS2装入高温管式炉, 控制H2与Ar的流量比为(50 mL/min):(100 mL/min) (1:2), 以5℃/min的速率升温至300 ℃, 并在300 ℃下反应2 h, 得到Co9S8/MoS2-300材料.

    4.2.5   Co9S8/MoS2-200与Co9S8/MoS2-400的制备

    将CoS2/MoS2在氢氩混合气中分别以200和400 ℃的温度还原2 h得到.其余条件与Co9S8/MoS2-300的制备保持一致.

    4.2.6   层状MoS2-300的制备

    将0.6049 g (NH4)6Mo7O24•4H2O, 0.9134 g CH4N2S与0.4 g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)同时加入50 mL的乙二醇当中, 搅拌15 min后溶解.转入100 mL的高压反应釜, 加热到200 ℃反应48 h后降至室温.用去离子水和无水乙醇以(3 mL):(3 mL) (1:1)的比例离心粉末, 烘干后的粉末前驱体装入管式炉, 在N2气氛保护下, 升温到650 ℃反应3 h即可得到层状MoS2[37].使用与Co9S8/MoS2-300相同的活化方法, 控制H2与Ar的流量比为(50 mL/min):(100 mL/min) (1:2), 以5 ℃/min的速率升温至300 ℃, 并在300 ℃下反应2 h, 得到MoS2-300材料.


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  • 图 1  Co9S8/MoS2-300的(a) XRD, (b) TEM谱图和(c) HRTEM谱图. (d) Co9S8/MoS2-X的ESR光谱

    Figure 1  (a) XRD, (b) TEM image and (c) HRTEM image of Co9S8/MoS2-300. (d) ESR spectra of Co9S8/MoS2-X

    图 2  Co9S8/MoS2-X的(a) XRD, (b)高分辨XRD和(c) Raman图. Co 2p (d), Mo 3d (e)和S 2p (f)的XPS谱图

    Figure 2  (a) XRD, (b) high resolution XRD, (c) Raman of Co9S8/ MoS2-X. XPS spectra of Co 2p (d), Mo 3d (e) and S 2p (f)

    图 3  (a) Co9S8/MoS2-300和(b) CoS2/MoS2的接触角

    Figure 3  Contact angle of (a) Co9S8/MoS2-300 and (b) CoS2/MoS2

    图 4  Co9S8/MoS2-300和CoS2/MoS2在R空间(a) Mo的K-edge和(c) Co的K-edge的傅里叶转换EXAFS光谱. Co9S8/MoS2-X在(b) Mo的K-edge和(d) Co的K-edge的XANES光谱. (e)和(f)为(d)的XANES高分辨谱图. Co9S8/MoS2-300的(g) Co K-edge和(h) Mo K-edge的EXAFS光谱小波转换图

    Figure 4  Fourier-transformed EXAFS spectra of Co9S8/MoS2-300 and CoS2/MoS2 in R-space at (a) Mo K-edge and (c) Co K-edge. The XANES spectra of Co9S8/MoS2-X at (b) Mo K-edge and (d) Co K-edge. (e) and (f) are the high resolution of XANES spectra in (d). Wavelet transforms for (g) Co K-edge and (h) Mo K-edge EXAFS signals of Co9S8/MoS2-300

    图 5  Co9S8/MoS2-X和对比材料的(a) LSV, (b) Tafel, (c)不同电流密度下HER的过电势总结, (d) Cdl图和(e) Rf测试. (f) MoS2/Co9S8-300在电流密度为10, 50和100 mA•cm-2下测试6 h的i-t曲线.内插图为MoS2/Co9S8-300在电流密度为10 mA•cm-2下测试48 h的i-t曲线

    Figure 5  (a) LSV, (b) Tafel, (c) summary of HER overpotentials in different current densities, (d) Cdl images and (e) Rf of Co9S8/MoS2-X and controls. (f) i-t curves of Co9S8/MoS2-300 recorded at current density of 10, 50 and 100 mA•cm-2 for 6 h. Insert is i-t curve of Co9S8/MoS2-300 recorded at current density of 10 mA•cm-2 for 48 h

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  • 发布日期:  2020-12-15
  • 收稿日期:  2020-07-29
  • 网络出版日期:  2020-10-13
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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