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能源需求的增加以及随之而带来的环境污染问题,正促使科学家们开发可持续的、环境友好型的替代能源,以代替不断消耗的不可再生资源(化石燃料)。氢作为一种可再生的清洁能源,由于其高的质量能量密度和环境友好性,已被提议作为未来燃料的最有希望的候选者。为此,电化学水分解被认为是生产氢气的清洁且有效的方法。氢气的可普及和可持续生产需要用于氢气析出反应(HER)的高效且低成本的电催化剂。在这篇论文中,我们总结了两种廉价易得且催化性能优秀的催化剂,并讨论了对HER的理论理解和机理分析。其一是自支撑型磷化镍基催化剂。以不同处理方式的泡沫镍(NF)为自支撑基底,六水合硝酸镍为镍源,加对苯二甲酸(BDC)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)合成出负载于NF上的Ni-MOF材料,然后经过高温碳化和低温磷化最终得到Ni2P/C纳米复合材料。不同的NF处理方式导致其上纳米复合材料的结构不同从而引起析氢性能的差异:未加NF的Ni2P呈现片层无方向性堆积;经醇酸刻蚀后的NF,Ni2P呈现针刺状生长;通过醇酸刻蚀和高温焙烧表面钝化后的NF,Ni2P则呈现片层取向生长。所获得的自支撑的NPC-sheet@NF复合材料在仅97mV的超电势(g)下提供10 mA cm2的电流密度,这比碱性电解质中的非定向NPC催化剂和粉末催化剂低得多。同时,所制备的NPC-sheet@NF的起始过电位仅为29 mV。NPC-sheet@NF复合材料对HER具有出色的电催化活性和优异的稳定性。其二是基于空心ZSM-5模板的原位负载Pt/Ni多孔碳材料。首先通过一步水热法合成微孔ZSM-5分子筛,然后调试不同浓度的NaOH溶液对其进行刻蚀得到微孔-介孔并存的多级孔道ZSM-5分子筛。对得到的ZSM-5分子筛进行Ca2+等交换改性,进而与Pt/Ni金属负载,然后以CH4为碳源进行碳沉积,得到以ZSM-5为骨架的碳材料。最后用浓NaOH刻蚀以除去ZSM-5模板得到基于空心ZSM-5模板的原位负载Pt/Ni多孔碳材料。所获得的Pt/Ni@ZSM-5/C在仅245mV的超电势(g)下提供100 mA cm2的电流密度,相对于已报道的相似碳材料的催化析氢性能,Pt/Ni@ZSM-5/C已表现出非常大的优势,但是该材料的析氢性能还有很大提升空间,如将氮原子掺杂以改善空心碳表面缺陷位的电子排布,以及进行适当硫磷化来大大提升Pt/Ni@ZSM-5/C的催化性能。