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随着社会的发展,化石燃料的需求和使用量日益增加,随之带来能源匮乏和环境污染两大问题,这迫使我们寻找清洁、高效的能源替代品。通过电催化水裂解制备的氢气由于其高效、可再生、无污染的特点,是一种理想的新型能源。水裂解过程包含两个电极半反应,分别是阳极析氧反应(Oxygen evolution reaction,OER)和阴极析氢反应(Hydrogen evolution reaction,HER),其中析氧反应所需过电位更大,损耗电能更多。因此,制备出高效的析氧反应催化剂用于降低析氧半反应的过电位,在电解水领域吸引了更多研究者的兴趣。目前,钌基和铱基贵金属催化剂的析氧性能最高,但是其有限的储量和高额的成本限制了它们的工业化应用。因此,发展合成步骤简易、成本低廉、催化活性高的电催化剂是电催化水裂解技术实现工业化应用的关键。低共熔溶剂作为一种新型的离子液体,具有离子液体的特性,且其成本更加低廉,对环境更为友好,因此其在纳米粒子合成方向的应用前景十分广阔。本文致力于利用低共熔溶剂合成电催化剂,通过低共熔溶剂的特性简化合成步骤,提高催化剂性能,并通过一系列表征手段来探究电催化剂的组成,形貌等因素与其性能之间的关系。基于此,本论文主要研究内容如下:(1)利用氯化钴-尿素低共熔溶剂,我们首次合成了成分为[Co(NH3)4CO3]Cl的新型析氧预催化剂。合成的[Co(NH3)4CO3]Cl析氧预催化剂通过22小时的电化学活化即可转化为具有高效析氧性能的CoOOH纳米片。在材料合成过程中,氯化钴-尿素低共熔溶剂,在反应中不仅作为溶剂,还充当形貌导向剂和反应物,显著减少了所需反应物的种类并简化了反应步骤。CoOOH纳米片在1 MKOH中表现出优异的析氧性能,其塔菲尔斜率为65 mV dec-1,在电流密度为10 mA cm-2时,过电位仅为291 mV。12小时的时间-电流和5000圈循环伏安的电化学稳定性测试研究进一步证实了该催化剂具有较好的稳定性。这种灵巧的合成方法符合原子经济概念,低共熔溶剂使高效电催化剂的合成过程更加绿色和可持续化。(2)为了提高铁基催化剂的析氧性能,我们通过低共熔溶剂制备了富含氧空位的Fe7S8/Fe2O3新型铁基复合纳米片。由于氯化胆碱-甘油低共熔溶剂的模板调控作用,Fe7S8/Fe2O3复合纳米材料形貌呈现多孔片状结构。随后的400℃N2氛围灼烧使得Fe7S8/Fe2O3材料产生丰富的氧空位,进一步提高Fe7S8/Fe2O3片状纳米材料的电催化性能。在1 M KOH中,Fe7S8/Fe2O3片状纳米材料展示出较高的析氧性能,塔菲尔斜率为49 mV dec-1,在电流密度为10 mAcm-2时,过电位仅为229 mV。并且该催化剂具有较好的稳定性,24小时的时间-电流曲线及5000圈的循环伏安均未影响该催化剂的催化活性。