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目前,电解水产氢和氧成为实现太阳能和风能储存的有效路径,并因此成为了解决能源危机和环境问题的有效措施之一。但是氧析出反应(OER)因其复杂的4电子质子转移过程而成为限制电解水的主要瓶颈之一。引入贵金属和非金属氧析出催化剂已经被证明可以有效地提高电解水的效率;然而大多数贵金属和非贵金属催化剂主要作用于酸性和碱性介质中,在中性介质中能源转换效率仍很低,尤其是近中性海水。使用海水代替纯净水具有非常重要的意义,因为地球上可利用水的总量97%是盐水。但是催化剂在中性海水介质中氧析出面临两大问题,首先催化剂具有较高的氧析出起始电位和较低的电流密度,其次催化剂在长期测试过程中容易失活和产生副产物。因此降低催化剂在中性介质中氧析出起始电位,提高其电流密度,有效地防止催化剂失活和副产物的产生具有十分重要的意义。面对这些问题,本论文制备具有层状结构和层间阴离子可交换的钴铁水滑石(Co-Fe LDH),将其应用于中性非缓冲海水中和磷酸缓冲溶液(PBS)中,并讨论了催化剂在中性介质中的反应机理和影响因素。主要工作如下:1、以成核晶化隔离法合成尺寸均一的钴铁水滑石(Co-Fe LDH)为催化剂,以海盐配置而成中性非缓冲溶液为电解质,研究其电催化析氧性能。实验数据显示,催化剂在海水中展现出较大OER电流密度,同时在过电位530 mV的条件下进行长达8h的恒电位电解,电流密度保持率86%而且数值保持在10.4 mA/cm2,这个数值将和常规的光伏输出装置相匹配。并且我们对催化剂在海水中表现出优异电化学性能的原因进行探讨,发现电解质溶液中阴、阳离子对催化剂活性的提高具有重要贡献。这将为钴铁水滑石(Co-Fe LDH)直接应用于天然海水的电解提供可能性,同时对中性体系中提高催化剂的电化学性能提供了更多的设计思路。2、以成核晶化隔离法合成的钴铁水滑石(Co-Fe LDH)为催化剂,对其进行电化学还原预处理,研究其在中性磷酸缓冲溶液(PBS)的电化学性能。实验结果显示电化学还原后Co-Fe LDH的析氧起始电位降低了100 mV,并且电流密度也明显增加。原因可能是电化学处理使催化剂中金属Co和Fe主要以低价态存在,从而促进OER反应的进行。同时该过程也是催化剂的晶型向无定型转变,这对电化学活性的提高也有一定的贡献。可见调节催化剂中金属价态的比例也是提高其电催化活性的有效措施之一。