能源危机和化石燃料消耗引起的日益严重的环境问题,导致迫切需要寻求和开发清洁可再生的替代能源。氢能(H2)作为一种具有高能量和可持续性的生态友好的能源吸引了研究人员的广泛关注。电解水装置被认为是生产氢气的便捷有效的方法。整个电解水过程基于两个半反应:阳极处的氧气逸出反应(OER)和阴极处的氢气逸出反应(HER),这两者都需要高效的电催化剂来降低其过电势并提高电解水效率。然而,OER反应在碱性介质中涉及四电子转移,限制了反应动力学导致很大的过电势,被认为是电解水过程中的瓶颈。迄今为止,贵金属催化剂(如IrO2和RuO2)仍占据着具有OER最佳催化性能的位置;但是由于其稀缺性、高成本以及在碱性溶液中长期稳定性差,极大地阻碍了它们的大规模应用。因此,考虑到价格和实际应用的因素,开发具有高效率和优异稳定性的非贵金属OER催化剂至关重要。尽管已经将过渡金属基化合物作为替代贵金属的潜在催化剂,但是它们的低电导率、不稳定性和有限的活性位点仍然是需要解决的问题。本论文以提高过渡金属磷化物、合金的高电催化活性为导向,采用简单的水热合成法和焙烧手段,成功制备出具有不同结构的杂原子掺杂碳负载的镍铁基复合物用作OER的催化剂。主要研究内容如下:(1)NiFeP@NPC的制备及其电催化性能。利用酵母丰富的表面位点和电荷吸附镍铁金属离子,采用简单的水热合成、焙烧步骤,经原位转化为球形多孔、氮磷共掺杂碳负载的镍铁磷化物催化剂材料(NiFeP@NPC)。该方法的优点在于以酵母为模板不仅提供了球形多孔碳,利于电子质量的传输;而且提供磷源,避免了有毒的磷化步骤,实现了绿色高效的合成方法,进而过渡金属磷化物和碳基体的协同效应有效地提高了 OER活性。该催化剂材料表现出优异的OER催化活性,即在电解液为1.0 M KOH的碱性条件下,达到10 mA cm-2和1 00 mA cm-2的电流密度所需过电势分别为321 mV和389 mV。并通过调节镍铁的投料比,调变酵母细胞与过渡金属离子的相互作用,最终得到电催化性能优异的NiFeP@NPC,在作为OER催化剂电极时经过1000圈的CV后,η100仅衰减了20 mV。(2)Ni3Fe/PC的制备及其电催化性能。以阴离子型表面活性剂十二烷基磷酸钠(SDP)插层类水滑石层状材料NiFe(OH)2作为前驱体,经过焙烧还原后,制得了花状磷掺杂碳负载Ni3Fe合金纳米颗粒的复合物催化剂材料(Ni3Fe/PC)。该制备方法通过简单的一步插层法同时引入碳源、磷源得到杂原子改性的花球状碳基材料,提高了催化材料的导电性;包覆合金纳米颗粒的碳层避免了电解液的腐蚀,进一步提高了其电化学稳定性。电催化结果表明,该催化剂材料在1.0MKOH溶液中表现出良好的OER活性,在电流密度为10mA cm-2时,所需过电势为219 mV,Tafel斜率仅为36 mV dec-1,并且在100 h循环后催化剂活性没有明显下降。