质子交换膜电解池(PEM)具有制氢速率快、纯度高、安全系数好等优点。但是它对电极材料的要求更高,因为一些常用的电极材料,像金属氧化物和金属氢氧化物在酸性条件下并不能稳定存在。因此工业上采用的是一些贵金属催化剂,例如:阴极发生的析氢反应(HER)的催化剂多使用的是铂(Pt)基类的材料;阳极发生的析氧反应(OER)的催化剂多使用的是钌(Ru)基、铱(Ir)基材料。由于这些金属的地壳储备含量少、且价格昂贵,因此限制了其大规模应用。而通过特定的手段将一定量的非贵金属和Pt、Ru、Ir等贵金属的材料进行整合,使其形成在酸性条件下能够稳定存在的化合物,并同时保持这些贵金属材料本身所具有的催化活性和稳定性。这样的材料能够降低电极材料的成本。根据这样的思路,我们设计合成了两种铱基材料催化剂,并对它们进行了一系列的表征和OER电化学性能测试。取得的主要研究结果如下:1.通过简单的溶剂热方法合成了一种铱镍氧化物的纳米颗粒,通过控制反应的时间和温度等条件,最终确定了最佳的合成条件。这种颗粒在0.5 M H2SO4电解液里测试,具有优越的OER性能,当电流密度为10mAcm2的时候,经过校准(iR corrected),铱镍氧化物颗粒的过电势只有232 mV。经过2000圈的循环伏安法测试和35小时的计时电压法测试,证明了铱镍氧化物颗粒具有很好稳定性能。此外,无论是在酸性、中性还是碱性电解液中,它都表现出优异的电化学性能。2.采用了一种电化学沉积-高温分解的两步简单的化学反应,在商业碳纸上合成了一种金属铱掺杂的四氧化三钴的纳米片材料。通过对氧化的温度的调控,展开了对比试验。在0.5MH2SO4的强酸性电解液里,通过对最佳条件下合成出的材料进行电化学测试发现,当电流密度是10mA cm-2和100mA cm-2的时候,铱掺杂的四氧化三钴的纳米片材料的过电势只有220 mV和270 mV。这种合成方法非常简单,不需要高压和真空等极端条件,为高性能酸性OER催化剂的合成提供了参考。