申请基金项目申请表

项目编号：课程论文模拟基金资助项目申请书项目名称硫化物的电催化性能及析氢反应项目类别工科类所属学科学科代码080501申 请 人苏灿依托单位燕山大学起止年月2014年12月至2016年12月申请时间 2014年 10月10日一、基本信息申请人信息姓名苏灿性别女出生年月1990.8固定电位硕士职称无民族汉移动电件名称身份证证件号子信箱12497207工作单位燕山大学材料与工程学院个人通信地址燕山大学材料与工程学院邮政编码06600主要研究领域硫化物的电催化性能及析氢反应，电化学依托单位单位名称燕山大学联系人温福昇联系电子邮箱1249720726合作单位合作单位1单位名称湘潭大学联系人杨振华联系电作单位2单位名称北京科技大学联系人杨铭联系电目内容摘要（限400字内）摘要目前，二维层状无机材料比如单层和层数比较少的二硫化钼、六方晶系氮化硼、二硫属化物有很好的发展前景并被人们潜心研究。石墨烯（二维晶体结构被研究）一样的可有剥落层的材料，由于他们这种独特的性能，人们对它们有很大兴趣。无机类MoS2，大的带隙能和高的载流子迁移率有很大的发展前景,纳米结构的MoS2，析氢反应后高的催化性能被研究,在以MoS2为基础的催化剂在析氢中有很大挑战，由于有限的表面积、导电性、更重要的是纳米结构的MoS2活性边缘暴露在外面。本项目主要是利用石墨烯，制作多孔MoS2薄膜，测量此薄膜的电化学性能以及在析氢反应中的作用。利用水热法制作二硫化钼、硫化钴、硫化钨等硫化物，将这些硫化物长在石墨烯的层中，进行测试。关键词（用分号分开，最多5个）硫化物；析氢反应；电催化性能；石墨烯序号预算科目名称金额备注（计算依据与说明）1一、经费支出21、设备费3（1）购置设备费1.0电化学工作站4（2）试制设备费0.5SEM,TEM,HRTEM,XRD等5（3）设备改造与租赁费0.3调试62、材料费0.3制备硫化物的试剂、电解液、电极等73、测试化验加工费0.2加工费84、燃料动力费0.1交通95、差旅费0.3出差106、会议费 0.2研讨117、国际合作与交流费0.1科研交流会议128、出版/文献/信息传播/知识产权事务费1.0相关文件，文献，资料139、劳务费0.5人工费1410、专家咨询费0.1专家咨询1511、管理费（小于等于5）0.1存放样品仓库1612、图书资料费0.1文本资料1713、成果鉴定费0.2分析报告申请基金总经费5万三、经费概算单位：万元（保留一位小数）四、立论依据1国内外发展研究现状及发展动态分析 氢能具有非常高的能量密度和极低的环境污染，对于洁净能源的利用开发是至关重要的。电催化析氢反应是在金属电极表面放氢腐蚀的阴极过程，是在可逆氢燃料电池中产氢的重要过程。硫化物是该系列反应中最具催化活性的无机材料材料，然而其高成本促使人们一直在寻找降低硫化物用量的方法。迄今为止，业界还未能开发出降低硫化物用量且保持高电催化活性的技术。该进展使得业界将能够在降低金属硫化物用量的同时极大地提高电催化析氢活性，为开发低成本、高性能电催化材料铺平了道路。该研究发现有助于加深人们对复合结构材料中电荷极化行为和机制的认识，也对复合结构电催化剂的理性设计具有重要推动作用。 2. 本项目的研究意义（需结合科学研究发展趋势来论述科学意义；或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景） 氢能源作为高效洁净理想的二次能源已受到世界各国广泛的重视。电解水制氢是实现大规模生产氢的重要手段降低电解能耗行之有效的方法就是降低氢的阴极析出电位，因此开发新型廉价的高催化性能析氢材料具有十分重要的意义。近年来，通过不同复合的技术将一种或数种不溶性固体微粒，特别是由纳米技术得到的纳米颗粒掺杂到纳米层状材料中形成的复合镀层，表现出较高的催化性能为开发新型廉价高催化活性析氢材料提供了一种新的途径本文制备了电极通过性能测定阴极极化曲线、塔菲尔曲线和交流阻抗得到其动力学参数。分别对和电极的催化性能进行比较，从而得到一种廉价高效的催化析氢材料。3.主要参考文献目录（按照项目指南中参考文献标准格式填写）1 Schlapbach L, Zuttel A. Hydrogene storage materials for mobile applications. Nature,2001,414:353-358.2 Chen P, Xiong ZT, Luo JZ, Li JY, Tan KL. Interaction of hydrogen with metal nitrides and imides. Nature,2002,420:302- 304 .3 Cioslowski J. Endohedral chemistry: electronic structures of molecules trapped inside the C60 cage. J Am Chem Soc,1991,113:4139 -4141.4 Chen YJ, Wang QS, Zhu CL, Gao P, Yang QY, Wang TS, et al.Graphene/porous cobalt nanocomposite and its noticeable electrochemical hydrogen storage ability at room temperature. J Mater Chem 2012,22:5924-7.5 Gao P, Wang Y, Yang SQ, Chen YJ, Xue Z, Wang LQ, et al.Mechanical alloying preparation of fullerene-like Co3C nanoparticles with high hydrogen storage ability. Int J Hydrogen Energy 2012,37:17126-30.6 Yang SQ, Gao P, Bao D, Chen YJ, Wang LQ, Yang PP, et al.Mechanical ball-milling preparation of mass sandwiche-like cobalt-graphene nanocomposites with high electrochemical hydroge n storage ability. J Mater Chem 2013;1:6731-5 .7 Novoselov KS, Geim AK, Moro zov SV, Jiang D, Zh ang Y,Dubono s SV, et al. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science 2004;306:666 -9 .8 Tenne R, Margulis L, Genut M, Hodes G. Polyhedral and cylindrical structures of tungsten disulphide. Nature 1992;3 60:444- 6 .9 Margulis L, Salitra G, Tenne R, Talianker M. Nested fullerene-like structures. Nature 1993;365:113 - 4 .10 Stankovich S, Dikin DA, Dommett GHB, Kohlhaas KM, Zimney EJ, Stach EA, et al. Graphene-based composite materials . Nature 2006;442:282-6 .11 Cohen RL, Wernick JH. Hydrogen storage materials: properties and possibilities. Science 1981;214:1081-7 .12 Liu Y, Wang Y, Xiao L, Song D, Jiao L, Yuan H. Structure and electrochemical hydrogen storage behaviors of alloy Co2B. Electrochem Commun 2007;9 :925e 9 .13 Wang YD, Ai XP, Yang HX. Electrochemical hydrogen storage behaviors of ultrafine amorphous Co -B alloy particles. Chem Mater 2004;16:5194- 7 .14 Gao P, Yang SQ, Xue Z, Liu GB, Zhang GL, Wang LQ, et al. High energy balle milling preparation of Co-B amorphous alloy with high electrochemical hydrogen storage ability. J Alloy Compd 2012;539:90-6.15 Cao YL, Zhou WC, Li XY, Ai XP, Gao XP, Yang HX. Electrochemical hydrogen storage behaviors of ultrafine Co-P particles prepared by direct ball emilling method. Electrochim Acta 2006;51:4285-90.16 Jung HD, Alfantazi A. An electrochemical impedance spectroscopy and polarization study of nanocrystalline Co and Co- P alloy in 0.1 M H 2 SO4 esolution. Electrochim Acta 2006;51:1806-14.17 Cho KW, Kwon HS. Effects of electrodeposited Co and Co- P catalysts on the hydrogen generation properties from hydrolysis of alkaline sodium borohydride solution. Catal Today 2007;120:298-304 .18 He G, Jiao LF, Yuan HT, Zhang YY, Wang YJ. Preparation and electrochemical hydrogen storage property of alloy CoSi. Electrochem Commun 2006;8 :1633 -8 .19 Wang Y, Lee JM, Wang X. An investigation of the origin of the electrochemical hydrogen storage capacities of the ball emilled Co- Si composites. Int J Hydrogen Energy 2010;35:1669- 73.20 Wang Q, Jiao L, Du H , Peng W, Song D, Wang Y, et al. Facile synthesis and electrochemical properties of Co-S composites as negative materials for alkaline recharge able batteries. Electrochim Acta 2011;5 6:1106 e 10.21 Wang Q, Jiao L, Du H , Huan Q, Peng W, Song D, et al. Comparison of Co-S electrodes synthesize d via dif ferent methods for alkaline recharge able batteries. Electrochim Acta 2011;56:4992-5 .22 Song D, Wang Q, Wang Y, Han Y, Li L, Liu G, et al. Liquid phase chemical synthesis of Co-S microspheres with novel structure and their electrochemical properties. J Power Sources 2010;195:7462 -5 .23 Yao SM, Xi K, Li GR, Gao XP. Preparation and electrochemical properties of Co -Si3N4 nanocomposites. J Powe r Sources 2008;184:657-62.24 Lamari FD, Levesque D. Hydrogen adsorption on functionalized graphene. 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Int J Hydrogen Energy 2010;35:8357-62.五、研究内容、研究目标、拟解决的关键科学问题、创新点及预期成果1.研究内容 用不同的方法制备硫化物，如水热法、化学沉积法、球磨法、超声法。 用不同方法所得的硫化物沉积在碳纤维上进行电化学测试，进行分析研究。 比较几种硫化物选择工艺简单、制备容易、可再生、环保的硫化物进行深一步的研究，得到可用于大量规模生产并用于电子器件的物质和生产工艺。2.研究目标 得到起始电压低、电流密度大、塔菲尔曲线斜率小的硫化物和碳纤维结合体。 得到循环性能好、制备简单、方法省时省力、电催化学性能强、环保再生的硫化物用于实际应用。 得到微观结构好，宏观体积小，用于实际生产、利于人们生活的一些电器件、催化器件和储能器件，比如电池和电容器。为这些研究提供基础，进一步进行研究。3.拟解决的科学问题 较高的催化性能为开发新型廉价高催化活性析氢材料提供了一种新的途径本文制备了电极通过性能测定阴极极化曲线、塔菲尔曲线和交流阻抗得到其动力学参数。通过对和电极的催化性能进行比较，从而得到一种廉价高效的催化析氢材料。得到高效洁净理想的二次能源-氢能源。4.项目的特色与创新之处 用了多种硫化物和多种生产物质的方法，可用于进行比较。用物理法、化学法等制备样品，思考不同的方法所得物质有什么不同。 5. 预期成果 得到起始电压低、电流密度大、塔菲尔曲线斜率小的硫化物和碳纤维结合体。 得到循环性能好、制备简单、方法省时省力、电催化学性能强、环保再生的硫化物用于实际应用。 得到微观结构好，宏观体积小，用于实际生产、利于人们生活的一些电器件、催化器件和储能器件，比如电池和电容器。为这些研究提供基础，进一步进行研究。六、研究方案及可行性分析1.研究方案（有关方法、技术路线、实验手段、关键技术等说明，项目可行性分析） 由于本项目申请结合了被单位的研究基础和工作条件。所选用的方法安全、简单。主要的技术路线有水热法、球磨法、化学沉积法和电化学测试，已经对物质进行表征的透射电镜、扫