以熱注入法製備多形貌之二硫化鉬-導電複合材料應用於電催化水分解的研究

Translated title of the thesis: Investigation of tunable MoS2-conductive composites by hot-injection method for electrocatalytic water splitting
  • 吳 佳玲

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

水分解產氫(Hydrogen evolution reaction by water splitting)是個乾淨、環保，對環境友善的製程，堪稱是現今最具有潛力的再生能源之一。傳統產氫效率低，需要藉由電觸媒的協助，二硫化鉬(Molybdenum disulfide MoS2)擁有催化活性大及適中氫吸附自由能等優勢，然而其最大瓶頸為導電性較低、反應點侷限及製程時間長。為了改善這些缺點，通常會透過與導電性良好的材料結合，提升電子傳遞速率並可扮演MoS2生長基材的角色。本研究成?利用簡易、低成本之熱注入法製備油胺包覆之單層二硫化鉬(OLA-protected monolayer MoS2)，並透過製程參數改變，即可形成不同種與導電材結合的複合物(MoS2-MoO2 MoS2-carbon)。其中透過反應溫度及時間的增加，產生MoO3→MoO2→MoS2的趨勢，顯微結構證實形成二硫化鉬-二氧化鉬核殼結構(MoS2-MoO2 core-shell structure)；除此之外，利用油胺(Oleylamine OLA)作為製備溶劑，它更會滲入MoS2層間將之分離成單層MoS2，並透過進一步退火將缺乏導電及催化性之OLA高溫碳化成carbon。MoS2層間膨脹，其層間距從0 61 nm膨脹至1 02 nm，且單層MoS2和carbon彼此交層排列，形成二硫化鉬-碳材交層結構(MoS2-carbon interoverlapped structure)。MoS2-導電材複合材料之電催化效能，皆較純相MoS2、MoO2大幅提升，起始電位及塔弗斜率有效降低。MoS2-MoO2顯著的效果提升主要是來自MoS2豐富的活性點及MoO2有助於載子傳遞方向的改善；而MoS2-carbon則是因為OLA將MoS2層間距增加，形成單層結構，單層MoS2及硫缺陷貢獻豐富活性催化點，且交替碳層造成MoS2層間導電性提升。
Date of Award2017 Aug 14
Original languageChinese
SupervisorJow-Lay Huang (Supervisor)

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