氢气是一种重要的化工原料，而氢能更是作为新型的绿色能源受到了越来越多的关注。电解制氢的方式历史悠久，由于其无污染可再生的技术特点，近些年再次成为研究的热点，在电解制氢过程中阴极析氢材料扮演着重要的角色，设计和制备新型的阴极电解制氢电极能够降低电解制氢的析氢过电位，节约生产成本。本文采用了适用于大规模生产的电化学复合共沉积的方法，制备了新型的镍基CeO₂复合材料，制备过程采用了不同粒径的CeO₂复合颗粒，使用了扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）、热重-差热分析（TG-DSC）、X射线光电子能谱分析（XPS）等手段对制备的复合电极材料进行了表征，并通过线性扫描、Tafel曲线分析、电化学阻抗谱分析等电化学分析手段对复合电极材料的电化学析氢活性和耐腐蚀性能等进行了研究，发现并考察了析氢过程中CeO₂与Ni及其合金之间的析氢协同效应。首先对电化学方法制备的Ni/CeO₂复合镀层进行了研究，其中CeO₂复合颗粒粒径分为微米级（5-10μm）和纳米级（10-30nm）。研究发现，Ni/CeO₂复合镀层的热稳定性良好，两种不同粒径CeO₂复合进入镍层后都提高了镍层的硬度和表面粗糙度，起到了细化Ni电结晶的作用，并且改变了Ni镀层的择优取向；微米CeO₂加入抑制了Ni沉积，而纳米CeO₂则降低了Ni沉积的极化；Ni/CeO₂复合镀层表现出良好的催化析氢活性，CeO₂的加入大幅度降低了镍表面析氢反应的电荷传递阻抗，提高了镍表面析氢反应的交换电流密度。当微米CeO₂浓度为15g/L时，得到的复合镀层的析氢交换电流密度为Ni层的70倍，将Ni表面析氢反应的整体阻抗值降低了30余倍；Ni/CeO₂复合镀层的析氢稳定性良好。研究结果认为复合镀层优异的析氢性能归因于CeO₂颗粒与Ni基体间形成了析氢协同效应，还原氢原子可以与具有空的d轨道和f轨道的二氧化铈更好地形成吸附氢原子。对Ni/CeO₂复合材料的耐蚀性研究表明，低复合量CeO₂复合镀层的耐蚀性较高。利用合金电沉积方法制备了Ni基合金/CeO₂复合材料，并对其析氢催化性能进行了研究。对Ni-S/CeO₂合金复合镀层的研究中发现，不同粒径CeO₂颗粒的复合可以提高Ni-S合金层中硫的含量，Ni-S/CeO₂合金复合镀层的析氢性能要优于Ni-S合金镀层，当微米CeO₂加入量为10g/L时，合金复合镀层的交换电流密度为Ni-S镀层的2.2倍，认为Ni-S/CeO₂复合镀层的析氢性能受复合镀层中硫含量和CeO₂与合金层间的协同效应共同影响。对Ni-Zn/CeO₂合金复合镀层的研究中发现，合金电沉积制备的Ni-Zn合金镀层由多种金属间化合物组成，Ni-Zn合金层本身具有较高的催化析氢活性，控制加入CeO₂的量可以进一步提高其的析氢活性，CeO₂的加入可以明显改变Ni-Zn合金层的微观结构和元素组成，通过研究加入CeO₂对合金电沉积中间产物的影响，结合Ni-Zn异常共沉积机理，解释了不同Ni-Zn/CeO₂复合镀层合金组分变化的原因。同时发现少量加入CeO₂颗粒可以提高Ni-Zn合金层的耐腐蚀性能。对Ni/CeO₂复合镀层的析氢动力学过程参数进行了计算，结果发现不同粒径的CeO₂的加入提高了镀层的比表面积，CeO₂的加入降低了Ni表面析氢反应的活化能，其中当微米CeO₂加入量为15g/L时，得到的Ni/CeO₂复合镀层的析氢反应活化能仅为20.69kJ mol-1，远低于Ni表面析氢反应的活化能；通过计算得到了Ni和不同Ni/CeO₂复合镀层表面析氢反应速率常数，并且得到了不同过电位下电极表面的吸附氢覆盖度，发现CeO₂的加入有利于还原氢原子的吸附，提高了稳态时Ni层表面的吸附氢原子的覆盖度，进一步验证了CeO₂与Ni层间的析氢协同效应。