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随着社会经济的高速发展,能源危机和环境恶化的问题日渐突出,已然成为世界性难题。因此,全世界科研工作者们都致力于寻找一种新型的、可替代传统能源的绿色可再生能源。氢能,作为一种洁净的新能源,一直被公认为是未来最有希望的一种绿色能源。利用电诱导或光诱导水分解过程,是获得氢能最为理想的途径。水分解过程中涉及的释氢半反应(HER)和释氧半反应(OER)都存在过电势,需要相应的催化剂来降低反应过电势,从而提高产氢效率。然而,现有的活性较高的催化剂,往往是价格昂贵的贵金属基材料,使得大规模应用成为困难。因此,急需开发出基于廉价元素的高效催化剂,从而推进水分解制氢技术的应用步伐。在本论文的工作中,开发了两种高效稳定的FeNi基催化剂,并研究了其用于电解水和光解水的催化性能,具体内容如下:(1)FeNi基OER催化剂①通过一步水热过程,在不添加矿化剂条件下,将NiFe204纳米颗粒组装到α-Ni(OH)2纳米片上,得到NiFe204/α-Ni(OH)2纳米复合物(记为FeNi复合物)。通过改变原料中Ni/Fe摩尔比,可调节FeNi复合物中两组分的含量,得到一系列FeNi复合物。②Ni/Fe摩尔比为5.0时获得的FeNi复合物的释氧活性最佳,在达到10 mA cm-2的电流密度值时的过电势为340 mV,塔菲尔斜率为40 mV dec-1。对于FeNi复合物系列,随着复合物中α-Ni(OH)2含量的增加,其释氧过电势呈现降低趋势,而塔菲尔斜率基本保持不变。由此可知,FeNi复合物中α-Ni(OH)2影响释氧反应过电势,NiFe204制约释氧反应动力学。③此外,FeNi复合物作为助催化剂,其光催化分解水的释氧速率为34 μmol g-1 h-1,高于相同条件下以PtOx为助催化剂时的值,且具有可接受的稳定性。(2)FeNi基HER催化剂①利用热硫法,以NiFe2O4/α-Ni(OH)2复合物为前驱体,硫粉为硫源,在双温区管式炉中制备出了含有少量FeS2的NiS2材料(记为Fe/NiS2);该材料具有良好的电催化释氢活性,在电流密度为10 mAcm-2时的释氢过电势仅为225 mV,优于相同条件下硫化α-Ni(OH)2纳米片时获得的纯NiS2。②另外,将前驱体替换为FeNi-CdS混合物,以相同的方法硫化,可获得Fe/NiS2原位负载到CdS的释氢光催化剂。当Fe/NiS2作为释氢助催化剂时,在提供释氢活性位点的同时,能有效地抑制CdS材料内部产生的光生载流子复合,极大地提高了 Fe/NiS2-CdS复合物的光催化释氢性能。