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自20世纪以来,随科技的发展、工业生产规模的扩大以及人口数量的持续增长,人类已消耗了大量不可再生的化石能源,并造成了越来越严重的环境污染和气候变化危机,开展化石能源的替代研究已刻不容缓并成为了各国科技开发的重点之一。氢气由于具有热值高、无污染和易制取等优点而受到了广泛的关注,在世界上具有重要影响力的国家纷纷将氢能作为未来发展的重点。目前,电解水是最有希望实现利用清洁能源工业化制氢的技术之一。电解水制氢面临的主要问题在于电催化剂价格昂贵、稳定性不佳,因此制备活性高、成本可接受、稳定性优异的电催化剂具有十分重要的意义。本论文以泡沫镍（NF）为基底,通过原位酸刻蚀-还原、原位刻蚀-沉淀法制备了具有纳米片阵列结构的（Ru/NF）@Ni（OH）2、（Ru/NF）@（NiOOH-Co（OH）2）和RuO2/Ni（OH）2/NF电催化剂前驱体,焙烧后获得了系列RuO2基整体式电催化剂,并详细考察了所制备的催化剂在碱性、酸性和中性条件下的HER电化学行为。具体研究如下:1、以NF为Ni源和还原剂,采用原位酸刻蚀-还原法使NF在被刻蚀的同时将Ru3+离子还原为Ru纳米颗粒并沉积在NF表面,成功地在NF表面原位构筑了（Ru/NF）@Ni（OH）2纳米片阵列,随后通过焙烧处理得到了（RuO2/NF）@NiO电催化剂。电化学测试结果表明（RuO2/NF）@NiO在不同p H值的电解液中均具有出色的HER性能,在1.0 M KOH、0.5 M H2SO4和1.0 M PBS电解液中,电流密度为10、100、300 mA cm-2时分别仅要求44、84、105 mV,15、68、101 mV和15、104、222 mV的过电位,在碱性和中性电解液中的HER性能均远超过商业Pt/C催化剂,在酸性电解液中的HER性能略低于商业Pt/C催化剂。在1.0 M KOH溶液中,（RuO2/NF）@NiO电催化剂的Tafel斜率仅为38.1 mV dec-1,过电位为113 mV时具有1780 mA g-1（Ru）的高质量活性,说明其具有较高的动力学活性。同时,（RuO2/NF）@NiO在碱性电解质中显示出卓越的稳定性,5000次CV循环后LSV曲线没有发生明显变化,经400 h恒电位测试后,电流密度仅从300 mA cm-2下降至265 mA cm-2。（RuO2/NF）@NiO电催化剂优异的HER性能是由于其独特的结构具有“烟囱效应”,RuO2纳米颗粒尺寸小并与NF紧密结合,因此具有很高的催化活性、大的电化学活性面积和小的电子转移阻力;而NiO纳米片阵列使RuO2纳米颗粒被有效隔离并促进H2的快速脱附,加快了传质过程。2、采用原位酸刻蚀-还原法并进一步引入Co元素对电催化剂前驱体的组成进行调控,制备了具有超薄片状结构的（Ru/NF）@（NiOOH-Co（OH）2）纳米片阵列,焙烧处理没有破坏纳米片阵列的形貌,获得了一系列（RuO2/NF）@（NiO-Co3O4）电催化剂。研究发现Co/Ru摩尔投料比为4所制备的（RuO2/NF）@（NiO-Co3O4）电催化剂具有最优异的HER催化性能,在1.0 M KOH电解液中分别仅要求21、65和87 mV的过电位在电流密度为10、100和300 mA cm-2时,Tafel斜率仅为43.7 mV dec-1,并且在过电位为90 mV时,质量活性可达2000 mA g-1（Ru）,性能远优于Pt/C催化剂。在1.0 M KOH中,（RuO2/NF）@（NiO-Co3O4）电催化剂展现出十分优异的稳定性,恒电位连续电解水500 h,电流密度仅由300 mA cm-2下降到270 mA cm-2。同时,（RuO2/NF）@（NiO-Co3O4）电催化剂在中性和酸性电解质中也具有非常高的HER活性,在0.5 M H2SO4溶液中,电流密度密度达到10、100、300 mA cm-2时过电位低至28、89、113 mV;在1.0 M PBS中,在电流密度为20、100、300 mA cm-2时仅需要8、59、165 mV的过电位。（RuO2/NF）@（NiO-Co3O4）电催化剂优异的HER性能来源于其独特的结构,RuO2纳米颗粒尺寸小并与NF紧密结合,具有很高的催化活性、大量暴露的活性位点和小的电子转移阻力;而Co3O4-NiO纳米片阵列使RuO2纳米颗粒被有效隔离,促使RuO2上生成的H2通过“烟囱效应”快速脱附,促进了传质。3、借助Cl-辅助的原位刻蚀-沉淀法使RuO2沉积在Ni（OH）2纳米片表面从而在NF表面原位生长一层RuO2/Ni（OH）2纳米片阵列,焙烧后制备了一系列RuO2/NiO/NF电催化剂。结果表明Ni/Ru摩尔投料比为2时制备的RuO2/NiO/NF电催化剂的碱性HER性能最佳,在1.0 M KOH溶液中产生10、100、300 mA cm-2电流密度仅需31、66和84 mV的过电位,Tafel斜率仅为34.0 mV dec-1,并且在过电位为95 mV时的质量活性高达2500 mA g-1（Ru）,远优于商业Pt/C。此外,RuO2/NiO/NF在碱性溶液中具有较高的稳定性,3000次CV循环后LSV曲线没有发生明显变化,经500 h恒电位测试后,电流密度由500 mA cm-2下降到420 mA cm-2,可能是由于对电极析出的物质在电催化剂表面沉积,覆盖了活性位点。同时,RuO2/NiO/NF在1.0 M PBS中性溶液和0.5 M H2SO4酸性溶液中也拥有出色的HER活性,分别需要18、95、253 mV和36、88、111 mV的过电位即可驱动10、100、300 mA cm-2的电流密度。RuO2/NiO/NF出色的HER性能可归因于以下三点:RuO2纳米颗粒具有非常小的尺寸并且高度分散在NiO纳米片表面,因此有非常高的催化活性并且活性位点得以充分暴露;NiO纳米片与NF紧密结合,具有高的导电能力,电子转移阻力小;纳米片阵列具有开放的结构和较高的电化学活性面积,有利于物质和电荷传递,进而加速反应动力学。