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能源危机和环境污染是目前最具挑战的两大难题,亟待开发清洁、高效和可持续的新能源。氢能是能量密度高、产物无污染、可重复利用的新型能源,是未来取代化石燃料的最佳候选者。电解水是最清洁、高效和可再生的制氢技术,但总效率受到高电位的限制,能耗高成本大,极大地限制了其推广应用。为此,需开发高效的电催化剂以降低过电位。Pt是目前最理想的电催化剂,但因稀缺和昂贵的价格限制了其大规模应用。故开发低成本、资源丰富和高效的非贵金属催化剂具有重要的意义。本文基于地球资源丰富,价格低廉,易于获得的过渡金属氧化物和不锈钢,通过磷掺杂对钼基氧化物和304不锈钢的HER性能进行研究,采用XPS,Raman,SEM,TEM,EDX等表征方法对材料的微观形貌、晶体结构、元素价态和物质成分进行了分析。并利用LSV,Tafel,EIS,恒电位稳定性测试法(i-t)对材料的电化学性能进行了全面的研究。获得了在HER和OER上性能优异的双功能电催化剂NiMoO4/MoO2/P和ESSM/Ni-OH/P,将其分别设计了相应的全分解水试验,具体内容有三个方面:(1)通过水热法和热处理法相结合制备了NiMoO4/MoO2/P纳米棒材料。其在泡沫镍表面有序地排列,形成三维立体的表面结构增加活性位点暴露,及P原子掺杂改善了NiMoO4/MoO2的电子结构,使NiMoO4/MoO2的HER性能显著提升并具有优异的稳定性。在10 mA cm-2的过电位为43 mV,比NiMoO4/MoO2提升了181 mV,Tafel斜率为62.84 mV dec-1。(2)通过对不锈钢进行盐酸腐蚀,浸泡镍的盐溶液、磷化处理,获得了P和Ni-OH共改性的ESSM/Ni-OH/P电催化剂,其粗糙的表面结构利于活性位点暴露,P原子掺杂可活化Ni-OH,使改性后的不锈钢HER性能显著提升。10mA cm-2处的过电位比空白不锈钢SSM提升了208 mV,比磷化前的ESSM/Ni-OH提升了149mV。Tafel斜率为87.41 mV dec-1。(3)基于NiMoO4/MoO2/P和ESSM/Ni-OH/P优异的HER性能,进一步研究了其OER性能,获得优良的双功能电催化剂。将其分别组装成全分解水装置,NiMoO4/MoO2/P作为全分解水阴极和阳极材料时,在10 mA cm-2的电流密度下全分解水电压为1.56 V,ESSM/Ni-OH/P的为1.66 V。