近年来,二维纳米材料凭借其出色的电学光学性能以及优异的物理化学性质,吸引了广泛的研究兴趣。作为一类新型二维材料,铼基硫族化合物Re X2(X=S,Se)具有低晶格对称性和弱层间耦合两大特性,从而表现出与其他过渡金属硫族化合物不同的光学和电学性质,例如各向异性以及从块材到单层样品都保持直接带隙。根据近年的报道,Re X2已经在场效应晶体管、光电探测器、电化学储能以及光电催化等方面展现出了极大的潜力。在人们积极寻找新的能源替代品的今天,对于这样一种新兴的材料体系的深入研究彰显出了重大的意义。本文主要通过水热法/溶剂热法在导电碳纸上合成Re S2、Re Se2、Re Se2(1-x)S2x以及Re O3等一系列铼基纳米材料,并研究其在电催化析氢反应中的应用,主要研究内容概括如下:1.通过水热法,以高铼酸铵和硫脲为前驱体在导电碳纸上合成了垂直生长、尺寸在20–100 nm的Re S2纳米片阵列。在电催化测试过程中,Re S2纳米片材料的催化性能随着光照时间的增长而不断提高,并在2小时左右达到基本饱和。光照两小时的样品Re S2/CFP-L2h的起始电位从原始的170 m V降低到88 m V,电流密度达到10m A·cm-2时的过电位为116 m V,并且可以在10小时的恒电位电解测试中保持稳定。原位HRTEM和ICP测试证明了在电解水测试中,外加的光照辐射促使Re S2纳米片中产生了更多缺陷区域,例如原子空位、晶格扭曲和层间距的扩大,从而产生了更多的催化活性位点。进一步的理论计算证明了Re S2优异的电催化性能就是来自于这些光诱导产生的更多的缺陷,即催化活性位点。2.我们用简单的溶剂热法,以硒粉为硒源合成了Re Se2纳米片,展现了比Re S2纳米片更高的电催化活性。我们还加入硫脲作为硫源,并通过调节硒源和硫源的比例,制备了不同化学计量比的硒硫化铼纳米片(Re Se2(1-x)S2x),并展现出不同的催化活性,其中Re Se1.78S0.22/CFP催化剂表现出最佳的催化性能,仅需要123 m V的过电位就能够实现10 m A cm-2的电流密度,同时在30小时的恒电位电解测试中保持稳定。通过XPS分析和理论计算数据结合,发现由于硒化铼独特的凹谷结构,掺入的硫原子不仅在晶格中进行掺杂,还可以吸附到表面的硒原子上,这种表面吸附的硫原子能够活化二硒化铼原本相对惰性的平面,提供更丰富的活性位点,从而提高其催化性能。3.我们以高铼酸铵为前驱体,通过非常简易的溶剂热法合成了六方相Re O3纳米材料,通过溶剂的选择,进行了形貌的调控,并进行了电催化性能研究。当使用乙醇作为溶剂时,得到大小在50 nm左右的树叶状纳米片,当电流密度达到10 m A cm-2时过电位是107 m V。当使用甲醇作为溶剂时,能够得到数十纳米大小的纳米颗粒团簇,电流密度达到10 m A cm-2时过电位是86 m V。溶剂热合成的Re O3纳米材料由于其尺寸小,覆盖面积大,活性位点多,导电性佳,有着较高的催化活性。