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化石燃料在人类社会的持续发展中发挥重要作用。未来,由于对传统能源(煤炭,石油和天然气)的快速消耗,世界社会发展将面临严峻的危机。另外,化石燃料的大量燃烧会造成严重的环境问题。为了实现可持续的能源生产,迫切需要开发先进的能源转换技术以减轻能源需求的负担。其中风能、太阳能、水能在实际应用中,具有转换为其他可用能量的能力,如氢能。氢气具有能量密度高、清洁能源、环保等优点,是一种很有前途的能源。但是氢气不像煤、石油、天然气等一次能源,它在自然界中并不能大量天然存在。开发大规模廉价制氢技术是氢能战略面临的首要问题。目前全球每年共有超过5000亿立方米的制氢量,主要来源是高温裂解天然气法和水煤气法,仅有约4%的氢气是通过电解水的方法制得。虽然前两种制氢工艺相对简单,但其伴随产生大量温室气体CO2,依然难以摆脱化石燃料的使用,不能从根源上解决环境和能源问题。考虑到效率和存储方便,电化学水分解由于其简单、高效、易生产、环保等优点,在可再生能源驱动下的高效电化学水分解制氢被证明是最有前途的战略之一。目前,对HER和OER反应分别采用Pt或Pd、Ir O2或Ru O2等贵金属催化剂来促进反应动力学。然而,贵金属价格过高和低丰度,阻碍了其进一步的实际应用。因此,开发一种可替代的廉价电催化剂用于全解水(OWS),已经成为电催化研究的挑战。基于以上内容,本论文的研究内容如下:1.将简单的碱融熔融法结合绿色的水热法,合成了高度开放无序的Ni,Fe-共掺杂的MoS2纳米片,该催化剂具有较大的比表面积从而能够暴露更多的活性位点。结果表明,在碱性介质中,对于HER和OER,该催化剂只需要120 m V和280 m V的过电位就可分别达到10 m A cm-2和20 m A cm-2的电流密度。另外,由Ni,Fe-共掺杂的MoS2分别作为电池的阴极和阳极只需要1.58 V的电池电压就可以实现10 m A/cm2的电流密度。2.采用简单的水热法和可控的气相沉积法,成功制备具有分层杂化纳米结构的MoOx@NiS2。电化学表明所制备的MoOx@NiS2在碱性环境下具有显著的电化学活性和稳定性,对于HER和OER,过电位仅为101 m V和278 m V就能分别达到10 m A cm-2和20 m A cm-2的电流密度。经过24 h的恒电压测试,MoOx@NiS2非均相复合结构表现出优异的催化稳定性。并且由MoOx@NiS2作为阴极和阳极组装成的电化学电池,只需要1.62 V就可以达到10 m A cm-2的电流密度,并在1.65 V电压下连续电解15 h,对应的电流密度几乎没有衰减。3.利用常温沉淀法合成Ni-Fe类普鲁士蓝纳米立方体,然后通过在TAA的乙醇水溶液水热反应得到中空的Ni-Fe类普鲁士蓝纳米盒,以该纳米盒为模板通过水热法和气相沉积法,在(Fe,Ni)S2纳米盒的外部生长了MoS2/NiS2纳米片。电化学测试表明(Fe,Ni)S2@MoS2/NiS2表现出优异的析氢析氧性能。(Fe,Ni)S2@MoS2/NiS2的相界面不仅提供了丰富的电活性位点,而且促进了电子的转移,进一步促进电催化反应的发生。特殊的中空结构缩短了电荷传输路径,增大了接触面积,暴露了更多的活性位点。(Fe,Ni)S2@MoS2/NiS2同时作为电极的阴极和阳极用于全解水,仅需要1.57 V的外加电压就能达到10 m A cm-2的电流密度。