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氢气被认为是新世纪的一种能源载体，而电解水是实现高效产氢的重要途径之一。硫化钼有望替代贵金属成为一种廉价且高效的电催化析氢反应(HER)催化剂。然而，其有限活性位点和不理想的导电性限制了它在HER中的应用。相关研究工作已表明，将导电性高、比表面积大的载体材料与硫化钼复合，可有效提升硫化钼的HER催化反应性能。因此，本论文探索了多孔氮掺杂石墨烯和MXenes二维材料负载型硫化钼催化剂的制备方法，并系统考察其HER催化性能。论文的主要研究内容及结果如下：
(1)首先通过一锅法制备得到多孔氮掺杂的石墨烯载体，并将具有丰富硫活性位点的多硫化钼(MoSx)通过热分解法生长在其基面，从而合成出具有特殊结构和形貌的复合材料(MoSx@CN)。实验表明，多孔氮掺杂的石墨烯的加入促使了电荷快速传递和电解液高效渗透，所掺入的氮原子可作为MoSx的成核位点，并有效抑制了MoSx的团聚，进而暴露更多活跃的桥接S22?位点。在0.5MH2SO4中，MoSx@CN催化剂展示出优异的HER性能，当电流密度为100mAcm?2时，它的电位值仅为256mV，并且其Tafel斜率值很小，为49mVdec?1。此外，MoSx@CN还具有良好的电化学稳定性。
(2)利用LiF和HCl对Ti3AlC2的刻蚀剥离制备Ti3C2Tx纳米片，并将其作为硫化钼的生长基底，通过硫代钼酸铵的快速热分解，实现非化学计量的MoSx均匀地生长在Ti3C2Tx纳米片上，制备出MoSx-Ti3C2Tx复合材料。研究表明，Ti3C2Tx的导入使MoSx暴露更多的催化活性位点，并加快了该复合材料的电荷转移速率，使其在0.5MH2SO4中的HER活性得到显著提升。MoSx-Ti3C2Tx只需要240mV的过电位就可实现10mAcm?2的电流密度，相应的Tafel斜率为88mVdec?1。同时，Ti3C2Tx有效地降低了MoSx在催化过程中的团聚现象，进一步提高了催化剂的稳定性。
(1)首先通过一锅法制备得到多孔氮掺杂的石墨烯载体，并将具有丰富硫活性位点的多硫化钼(MoSx)通过热分解法生长在其基面，从而合成出具有特殊结构和形貌的复合材料(MoSx@CN)。实验表明，多孔氮掺杂的石墨烯的加入促使了电荷快速传递和电解液高效渗透，所掺入的氮原子可作为MoSx的成核位点，并有效抑制了MoSx的团聚，进而暴露更多活跃的桥接S22?位点。在0.5MH2SO4中，MoSx@CN催化剂展示出优异的HER性能，当电流密度为100mAcm?2时，它的电位值仅为256mV，并且其Tafel斜率值很小，为49mVdec?1。此外，MoSx@CN还具有良好的电化学稳定性。
(2)利用LiF和HCl对Ti3AlC2的刻蚀剥离制备Ti3C2Tx纳米片，并将其作为硫化钼的生长基底，通过硫代钼酸铵的快速热分解，实现非化学计量的MoSx均匀地生长在Ti3C2Tx纳米片上，制备出MoSx-Ti3C2Tx复合材料。研究表明，Ti3C2Tx的导入使MoSx暴露更多的催化活性位点，并加快了该复合材料的电荷转移速率，使其在0.5MH2SO4中的HER活性得到显著提升。MoSx-Ti3C2Tx只需要240mV的过电位就可实现10mAcm?2的电流密度，相应的Tafel斜率为88mVdec?1。同时，Ti3C2Tx有效地降低了MoSx在催化过程中的团聚现象，进一步提高了催化剂的稳定性。