随着环境污染和化石能源紧缺等问题的频频冲击,寻找清洁、可持续发展能源来替代传统能源具有很大的研究价值。氢气作为一种新能源,因为具有能量密度高和燃烧无污染等特点,广受研究人员的关注,目前被公认为最有前景的新能源之一电解水产氢是制备氢气的有效途径之一,也是实现能量转换和能量存储的重要过程。然而,这一过程却受到了电解水阳极析氧反应(OER)过程的严重制约,原因是OER过程是一个四电子反应过程,其反应需要很高的电势来克服其中所需的反应能垒。因此寻找合适的催化剂来加快这一反应,从而加快全解水进程,具有重大研究意义。众所周知,贵金属材料Ir、Ru及其金属氧化物具有很好的电解水催化性能,但由于其价格昂贵,储量不足等特点大大限制了其广泛应用的可能。过渡金属元素Co、Ni作为典型的非贵金属材料,在用于电解水催化剂方面具有巨大的潜力,且其储量丰富,价格低廉,近年来一直被科研工作者广泛研究,并取得了较大的进展。ZIF-67作为金属-有机框架(MOFs)基材料的一种,拥有比表面积大,多孔性等特点。重要的是,ZIF-67中的金属元素是钴,是较好的电解水催化材料,但由于纯ZIF-67导电性差,使其催化活性大打折扣。因此,需要对ZIF-67做出进一步修饰改性来提高其催化活性。本论文以含有过渡金属元素钴的ZIF-67为前驱体和结构模板,通过进一步改进,得到了具有高效OER催化性能的催化剂。具体研究内容如下:(1)通过常温液相合成法制备出ZIF-67,用其作为前驱体和结构模板,在惰性气体的保护下,通过两步高温退火处理得到钴/碳氮复合材料(Co/NC),接着将Co/NC与硫粉充分混合,再次煅烧,得到碳包覆、氮掺杂的二硫化钴/碳氮(CoS2/NC)纳米复合材料,CoS2/NC纳米复合材料在导电性、亲水性、催化活性和稳定性方面都得到很大提升。同时我们探索了前驱物ZIF-67的尺寸大小和Co/NC与S的最佳比例来得到最优的催化剂。并将CoS2/NC纳米复合材料与普通块状CoS2作了对比。一系列的表征尤其是X射线吸收精细结构谱(XAFS)被用来更深入地探究了CoS2/NC纳米复合材料的电子结构和配位环境,解释了其超高催化活性的内在原因。(2)通过常温液相合成法制备出ZIF-67作为前驱体和结构模板,并引入钴源,将其分别通过原位生长法、超声法和水热法与Ni(N03)2·6H20反应生成Co-Ni层状双金属氢氧化物(LDH)纳米笼复合材料,获得了在纳米笼表面长片状LDH结构的催化剂。对其进行催化活性的表征,得出原位生长法获得的样品催化活性最好,在此基础上,我们探究了 Co与Ni的最佳比例,最佳样品表现出了优异的OER催化性能。通过一系列的结构表征,初步确定Co-Ni LDH的结构。这一部分工作为制备LDH结构的催化剂提供一种新的研究思路。