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电催化析氢与光催化析氢反应可将多余的电能或太阳光转化为化学能,是目前绿色可持续制备氢气的方法,在燃料电池及储能领域有着广阔的应用前景。MoS2具有丰富的地球储量,高催化性活性和电化学稳定性,在理论和实验上被证明是非常有前景的析氢催化剂。金属相MoS2的催化活性优于半导体相MoS2,而金属相MoS2为亚稳相,合成高含量的金属相MoS2仍极具挑战。因此如何制备高效、稳定的金属相MoS2基析氢催化剂成为目前的研究热点。本论文发展了一种制备纯金属相MoS2的方法,并对所制备的金属相MoS2的电催化析氢及光催化析氢性能进行了研究。本论文具体内容如下:1.发展了一种能够一次性大量制备金属相MoS2的水热合成方法,并对金属相MoS2形成的过程及影响因素进行了研究。结果表明,金属相MoS2的形成与含硫前驱体分子释放硫离子的速率密切相关,硫源越容易释放硫离子,越容易得到金属相MoS2。这是因为硫源越易释放硫离子,反应溶液中的硫离子浓度就会越高较高,导致形成大量的MoS2晶核;在生长过程中,过量的硫离子阻止了 MoS2纳米结构的长大,使其保持金属相的结构。这种自下而上水热制备金属相MoS2的方法为MoS2基纳米材料在催化、储能等领域的应用奠定了一定的基础。2.研究了所制备的金属相MoS2的电催化析氢性能。花瓣状的金属相MoS2具有良好的导电性及丰富的催化活性位点,其析氢过电位为210 mV,Tafel斜率为44 mV dec-1。不同形貌的金属相MoS2性能存在差异,具有丰富边缘态的花瓣状金属相MoS2电化学析氢性能好于球状金属相二硫化钼。同时,花瓣状金属相MoS2具有优异的化学稳定性和电催化析氢稳定性。因此,金属相MoS2具有良好的催化活性,是一种具有潜在替代铂基催化剂的材料。3.将合成的金属相MoS2作为助催化剂,设计合成了一种MoS2-TiO2(B)杂化结构,提高了 TiO2(B)的光催化析氢性能。通过水热法合成了暴露(010)活性晶面的TiO2(B)超薄纳米片,TiO2(B)具有较好的光催化性能,产氢速率是P25的10倍。金属相MoS2的加入可提高Ti02(B)载流子分离效率,同时为反应提供更多的析氢活性位点。MoS2-TiO2(B)杂化结构的光催化产氢速率可达1.44 mmol g-1 h-1,与纯TiO2(B)相比提高了 14倍,同时MoS2可增强TiO2(B)纳米片在可见光区的催化性能。金属相MoS2作为高效廉价助催化剂的引入极大的增强了主催化剂的光催化性能,为高效光催化体系的设计具有一定意义。