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由于能量密度高、清洁等特点,氢气被认为是最为理想的能源形式。电解水是获得氢气的有效途径之一,电解水包含有析氧反应(OER)和析氢反应(HER),由于整个反应具有较高的能垒,导致目前电解水反应效率不高,所以开发高效率、低成本的电解水催化剂是十分必要的。过渡金属催化剂具有储量丰富、催化活性好的特点,尤其是镍基催化剂,近年来受到了广泛的关注。本文通过构建三维纳米复合结构、采用金属原子掺杂来提高镍基电催化剂的HER和OER活性,从而提高电解水反应的效率。具体研究内容如下:一、以泡沫镍为载体,通过水热反应构建Co9S8Nanowires@NiCo LDH Nanosheets三维复合结构,超薄的NiCo LDH纳米片可以暴露更多的反应活性位点,与Co9S8纳米线结合能够极大程度上增加催化剂的比表面积,发挥多组分的协同效应。与单纯的Co9S8/NF和单纯的NiCo LDH/NF相比,这种复合结构无论是对HER还是OER都表现出更为优异的催化性能。在1 M KOH溶液中,对于析氢反应,当电流密度为10mA/cm2时,需要的过电势为168 mV,对于析氧反应,当电流密度为30 mA/cm2时,需要的过电势为278 mV。当在双电极体系下进行电解水性能测试时,在电流密度为10 mA/cm2时所需要的过电势为1.63 V,而且具有很好的结构稳定性,证明了该材料是性能优异的电解水的催化剂。二、以泡沫镍为镍源、钼酸铵为钼源,通过调控水热反应的温度和反应物浓度,得到了立方形和棒状两种不同形貌的NiMoO4·xH2O纳米阵列。在400℃下,以次磷酸钠为磷源,进行气相沉积反应。磷化反应过后,两种形貌的结构都能够保留,经过电化学活性测试发现棒状结构的催化活性要好于立方形结构的,通过XRD测试发现形成了 Mo-Ni2P/NF。这种结构不论是在HER还是OER反应中相比于Ni2P催化活性都有很大的提升,在电流密度达到10 mA/cm2时,酸性溶液中HER需要131 mV,碱性溶液中HER需要142mV,对于OER,碱性溶液中需要270mV。当材料用于电解水反应时,需要1.67 V达到10 mA/cm2的电流密度。