【摘 要】
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随着化石能源消耗量逐渐增大,环境污染、温室效应等问题日益加剧。近些年来,清洁能源（例如:太阳能、风能、潮汐能等）由于具有可再生、环境友好等优势而备受人们关注。但是清洁能源容易受到时间、地域等自然条件的限制导致其无法被充分利用。因此,开发高效的能量储存与转换装置将不连续能源转化为连续能源是非常有必要的。超级电容器和电解水析氢是两种高效的能量储存与转化装置。其中,超级电容器是一种储存不连续能源的储能媒
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随着化石能源消耗量逐渐增大,环境污染、温室效应等问题日益加剧。近些年来,清洁能源（例如:太阳能、风能、潮汐能等）由于具有可再生、环境友好等优势而备受人们关注。但是清洁能源容易受到时间、地域等自然条件的限制导致其无法被充分利用。因此,开发高效的能量储存与转换装置将不连续能源转化为连续能源是非常有必要的。超级电容器和电解水析氢是两种高效的能量储存与转化装置。其中,超级电容器是一种储存不连续能源的储能媒介,它可以收集各种不连续能源并转化为连续能源从而实现能源的有效利用。电解水则是通过在阳极发生析氧反应、阴极发生析氢反应,进而将电能转化为氢能进行储存。对于上述两种装置而言,影响其储能性能的主要因素是电极材料。电极材料通常应具有良好的导电性、较大的比表面积、丰富的活性位点等特征。铁、钴、镍具有储量丰富、环境友好等特点被人们广泛的用于电催化过程中。人们研究发现镍和钴的硫族化合物和铁、钴、镍基配合物分别具有较好的导电性、电化学活性和明显的析氢、析氧性能,因此这两种材料被分别用于超级电容器和电解水领域。但是它们的电化学性能与理论值相比还有较大的差距,因此合理的设计电极材料提升其电化学性能是非常有必要的。泡沫镍作为构建三维电极材料的基底在近年来引发人们大量关注。将电极材料与泡沫镍复合不仅可以简化电极的制备步骤,还避免了制备电极的过程中由于粘结剂存在导致电极导电性降低的现象。同时,泡沫镍独特的结构和较大的比表面积,有利于离子转移和电子传输,进而提升材料的电化学性能。此外,将异质原子掺入金属化合物中也有利于提升材料的电化学性能。基于以上思考,我们采用将电极材料与泡沫镍结合、异质原子掺杂等策略,通过简单的水热法和电沉积法分别制备了一系列的铬掺杂的镍/钴基硫化物和过渡金属配合物,通过多种表征方法分析了它们的组成、形貌,并利用电化学工作站对其进行电化学性能测试。主要工作如下:（1）通过控制Co（NO3）2、Cr（NO3）3的投料比例,制备了一系列不同Cr掺杂量的（Co,Ni）3S4/Co9S8/Ni3S2复合材料。当Co（NO3）2和Cr（NO3）3的投料比为4:1时,所制备的材料Cr-（Co,Ni）3S4/Co9S8/Ni3S2/NF-4在1 A g-1电流密度下的比电容高达310.3 m Ah g-1(1 m A cm-2时的面积电容为320.3 m Ah cm-2)。该材料显示出较好的电化学性能主要得益于Co3S4、Ni3S4、Co9S8、Ni3S2形成的异质结构以及Cr元素的掺入。研究发现,Cr掺入Ni3S2或Ni3S4,可以改善材料的导电性,促进电子从Ni/S转移至Cr,从而提升材料的电化学性能。（2）以泡沫镍为基底,通过简单的一步电沉积法合成了Fe（ox）（H2O）2配合物,并探究了沉积电位、沉积时间、溶剂以及金属离子种类对材料结构、形貌以及电化学性能的影响。研究发现,当沉积电位为-1.4 V vs Ag/Ag Cl,沉积时间为15分钟时得到的样品,Fe（ox）（H2O）2/NF-（-1.4）-15纳米棒呈现出较好的电催化析氧反应性能,其在40和100 m A cm-2时的过电势分别为270和340 m V。同时,它还呈现出优异的长时间析氧活性,在20 m A cm-2时,Fe（ox）（H2O）2/NF-（-1.4）-15可以连续电解80小时。同时,我们对Fe（ox）（H2O）2纳米棒的形成机制以及其在OER过程中的决速步骤进行了探究。
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