随着全球经济的快速发展,能源的需求也在不断增长。化石燃料作为传统能源本身储备匮乏,对环境有害,且会产生大量温室气体,因此寻找能替代它的新型能源成为解决能源问题的关键。氢能源由于其固有的安全性、环境的优越性、资源的丰富而在各种能源技术中脱颖而出,并且因其清洁无污染和能量密度大的优点而被认为有希望在未来取代传统化石燃料。电解水作为一种重要的产氢方式,方法简单、经济、环保,而其他产氢方法常依赖于化石燃料,因此电解水制氢是最具前景的氢能生产途径。发展可持续氢经济的愿望,激发了材料能源领域科学家们对电催化水分解提供稳定和可再生氢能源方向的研究热情。鉴于电催化反应在能量制备,转化和存储中发挥着核心作用,电催化活性纳米材料的制备与性能成为一个重要的研究领域。目前,电解水催化剂已被广泛研究,通过提高能量转换效率来提供纯净的氢气,其中析氧反应(OER)是动力学缓慢的四电子转移过程,需要很高的能量壁垒才能破坏O-H键,在水分解反应中是关键性步骤,因此,用于电解水的析氧反应电催化剂在可再生能源的开发利用中具有重要的应用价值。当前,大多数OER催化剂都基于贵金属氧化物,例如氧化铱(IrO2)和氧化钌(RuO2),由于贵金属材料稀少且昂贵的缺点,迫切需要用更具成本效益的材料例如过渡金属化合物来代替它们。本文合成了以下两种催化剂材料,并研究了其析氧性能。(1)设计了具有独特的界面和电子结构的镍基金属氧化物复合电催化剂用于电催化析氧反应。通过锂诱导转化反应优化金属氧化物,制备了具有丰富界面和优异导电性的金属/金属氧化物复合物,增加了催化活性位点,并加速电催化反应过程中的传质。本实验中包括 NiCo/NiCo2O4,NiMn/NiMn2O4和 CoMn/CoMn2O4在内的复合催化剂的电催化析氧能力都得到了显著改善。本工作还使用原位拉曼光谱技术探索了材料的催化机理,揭示了析氧过程中催化剂的活性中心以及金属与金属氧化物之间的协同作用。(2)通过简单的水热方法合成了掺磷的硫化镍(Ni3S2@Ni5P4)复合材料,并用于碱性电解液中的析氧反应。合成的Ni3S2@Ni5P4复合催化剂显示出优异的OER活性,在50 mA cm-2的电流密度下的过电势为399 mV。在碱性介质中Tafel斜率为82 mV dec-1,催化稳定性超过15小时。此外,Ni3S2@Ni5P4表现出优于普通硫化镍和磷化镍系列催化剂的催化性能,这主要归因于Ni3S2和Ni5P4在复合物结构中具有加速电子传导,丰富活性位点的协同作用。