【摘 要】
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为了缓解化石燃料短缺以及燃烧后带来的环境污染,人们致力于开发可替代的新型能源。高效且环保的氢能被寄予厚望。电解水是一种绿色制氢的方式,包括阳极的析氧反应（OER）和阴极的析氢反应（HER）,其中ORE过程动力学迟缓,制约了电解水的效率。贵金属催化剂价格昂贵且储量少,因此而构建高性能,低成本的催化剂至关重要。镍铁水滑石具有优异的性能受到了人的广泛关注,但较差的导电性使其催化性能受限。因此,本论文将镍
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为了缓解化石燃料短缺以及燃烧后带来的环境污染,人们致力于开发可替代的新型能源。高效且环保的氢能被寄予厚望。电解水是一种绿色制氢的方式,包括阳极的析氧反应（OER）和阴极的析氢反应（HER）,其中ORE过程动力学迟缓,制约了电解水的效率。贵金属催化剂价格昂贵且储量少,因此而构建高性能,低成本的催化剂至关重要。镍铁水滑石具有优异的性能受到了人的广泛关注,但较差的导电性使其催化性能受限。因此,本论文将镍铁水滑石作为研究对象,将其与不同的导电碳材料进行复合,对复合物的电化学催化性能进行研究,研究内容如下:（1）采用水热法合成镍铁水滑石,通过超声法将其剥离成寡层纳米片,与单层氧化石墨烯进行自组装并还原,异质界面处存的电子转移使二者之间发生强烈的相互作用,是催化性能得到改善的关键因素。对复合比进行了优化,得到Ni3Fe-LDHs@rGO50表现出最优秀的OER性能,在1 M KOH中η10和η50仅为203 m V和258 m V,并具有良好的电化学稳定性。同时rGO局部出现电子积累也增强了自身的HER性能,将Ni3Fe-LDHs@rGO50分别作为阴极和阳极进行全水解测试,需要1.68 V达到10 m A·cm-2的电流密度。此外研究发现,复合物中Ni含量较多时,对OER高电位下的电化学性能改善更加显著,Fe含量较多时,更有利于改善复合物的HER性能。（2）通过水热葡萄糖的方法得到一系列碳微球,将碳微球加入镍铁水滑石的前驱体溶液,水热后得到NiFe-LDH@CS复合材料。研究发现不同条件下制备的碳微球对镍铁水滑石性能提升程度不同。优选的碳微球合成条件为:葡萄糖浓度0.6 M,水热温度180℃,水热时间5 h。此条件下合成的碳微球具有一定的石墨化程度和小尺寸粒径,将其与水滑石复后得到了最佳的OER性能,η10仅为196.7 m V,塔菲尔斜率为36.82 m V·dec-1,且结果表明高负载率更有利于OER性能的提升。
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