构筑纳米复合材料或在一种化合物中引入多种金属元素,能够协同各组分不同功能,实现材料性能的提升甚至拓展,是非常有应用前景的研究课题。本文中,以该课题作为思路,主要开展了针对两种过渡金属硫族化合物的研究工作:二硫化钼/石墨烯复合物的阻变效应与电催化析氢性能研究、双金属镍钴硒化物的制备与超电特性研究。具体如下:一.二硫化钼/石墨烯复合材料的阻变效应与电催化析氢性能自2004年石墨烯被发现以来,二维材料成为科学界的研究热点。二硫化钼(MoS2)纳米片是一种典型的二维半导体材料。由于在光学、电学、能源存储与转换、机械、传感,甚至生物领域都有着优异的性能,它受到广泛关注。构筑纳米复合材料可以突破单一材料的局限,协同不同功能,从而实现材料功能的可调性和多样性。因此,MoS2纳米片与其他材料的复合有望获得更加优异的物理与化学性能。氧化石墨烯(GO)是制备石墨烯的中间产物,表层具有丰富的含氧官能团,并且比表面积相当高。因此,它能够为其他材料的成核生长提供理想的场所,实现与其他物质的有效复合。本文中,我们利用水热法合成了 MoS2与还原氧化石墨烯(rGO)的复合物(MoS2-rGO),并且研究了复合材料的电阻转变效应(阻变效应)与电催化析氢性能。主要内容如下:(1)以MoS2-rGO作为电阻转变层(阻变层)材料,制备了结构为Ti/MoS2-rGO/ITO/PET柔性阻变存储器件。不同于纯MoS2或者rGO作为阻变层材料的器件,该器件表现出明显的阻变效应,并具有优异的性能:较低的操作电压(0.4 V)、良好的疲劳性(200圈以上)与保持性(超过10-4 s);在不同限制电流下,器件实现了多级存储;超过300次以上的弯曲特性。通过对器件的Ⅰ-Ⅴ特性曲线分析、不同阻态下器件能级结构的探讨,该阻变效应源于MoS2-rGO异质结构中电荷的捕获与释放。(2)以Mn掺杂MoS2与rGO复合物(Mn-MoS2/rGO)作为催化剂,研究了它们在pH=0酸性环境中的催化析氢性能。结果表明,复合物表现出优于MoS2与MoS2/rGO的催化析氢效果,起始过电位与塔菲尔斜率分别是110mV与76 mV dec-1。通过对系列样品电化学性能参数比较与实验表征分析,Mn-MoS2/rGO具有较高催化析氢性能的原因:Mn掺杂导致与其连接的S边界催化活性提高;进一步地,Mn-MoS2与rGO形成复合结构导致MoS2边界活性位点的大量暴露。二.镍钴硒化物的超电特性超级电容器是重要的电能存储技术,依靠直接储存电荷实现储能,具有较高功率密度、快速充放电、较高循环稳定性等优点。因此,研究工作者将其作为未来最有潜力的能源存储系统之一,并进行了大量实验与应用的探索。由于过渡金属硒化物优良的导电性与快速的法拉第氧化还原反应,以它作为电极材料的超级电容器件具备出色电化学性能的潜质。本文中,我们系统地研究了新颖材料双金属镍钴硒化物(NixCo1-x)0.85Se的超电性能。主要内容如下:通过一步水热法成功合成了(NixCo1-x)0.85Se。作为电极材料,双金属硒化物(NixCo1-x)0.85Se的电化学性能远超过单金属硒化物Ni0.85Se与Co0.85Se。调节镍钴元素比例,(Ni0.5Co0.5)0.85Se实现了最高的比电容、出色的倍率特性与循环稳定性。分析表明,双金属镍钴硒化物的优异性能源于镍离子与钴离子共存导致的协同效应。