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伴随着我国经济的快速发展,对能源的需求快速增加,过度使用化石能源导致严重的能源危机和环境问题,寻求高效,可持续,清洁的能源迫在眉睫。氢是作为一种理想的可再生能源,电催化分解水作为制备高纯氢气方法之一,被认为很有前景的新能源技术,由阴极析氢(HER)和阳极析氧(OER)两个半反应组成。然而传统的电分解水反应过程中需要较高过电位才能发生反应,导致消耗较大能源,因此需要寻找合适的催化剂降低反应过程中能源消耗。目前催化效率最高的催化剂是贵金属催化剂,如,Pt,Ru O2,Ir O2等,但由于储量少、价格昂贵,无法进一步满足工业生产的需要。因此,寻求一种储量丰富,价格低廉,环境友好可替代贵金属催化剂的催化材料成为各国研究的热点。镍基合金作为最有前途的可替代材料,通常在碱性电解质中被用作高活性和低成本的电催化剂材料。本文拟在低共熔型离子液体ethaline中通过电沉积方法设计制备高活性的镍基合金电解水催化材料。具体内容包括以下三个方面:(1)通过电沉积技术一步法制备纳米多孔片状镍铜合金用于电解水催化析氢性能研究;(2)根据镍铜合金材料催化析氢性能上的不足,通过进一步优化催化性能,电沉积制备出纳米多孔镍钼合金微球电极材料用于双功能电解水催化剂;(3)通过简单的电沉积制备三维骨架纳米多孔无定形镍铁硫催化析氧材料,并与镍钼合金材料组装成电解水装置,用于高效催化电解水。(1)铜基体上电沉积制备纳米多孔片状镍铜合金电极材料,在碱性溶液中表现出较好的催化性能,具有较小的Tafel斜率为57.2 m V/dec,低的起始电位-48 m V(vs.RHE),在10 m A cm-2和20 m A cm-2时,对应的过电位只有-128 m V和-150m V。但不足之处是经过10000 s催化析氢稳定性测试衰减36%。(2)铜基体上电沉积制备纳米多孔镍钼合金微球在1.0 M KOH溶液中表现出优异的催化析氢和催化析氧性能,Tafel分别为49 m V和108 m V(vs.RHE),在20 m A cm-2对应的过电位分别为-63 m V和335 m V(vs.RHE)。组装成的双电极体系,驱动10 m A cm-2只需要电压1.59 V,经过110 h长时间稳定性测试无明显衰减。(3)制备自支撑三维骨架纳米多孔无定形镍铁硫催化析氧材料,100 m A cm-2和500 m A cm-2需要的过电位只有260 m V和285 m V,超过贵金属Ru O2催化剂。与镍钼合金组成的双电极体系,在1.0 M KOH溶液中,1.52 V和1.79 V可以响应10 m A cm-2和100 m A cm-2电流密度。在30 wt%KOH溶液中,达到100 m A cm-2仅需要1.69 V,经过长时间稳定性测试220 h活性依然良好。