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随着对可再生能源需求的日益增长,世界各国都在加紧努力研究可再生清洁能源,以取代化石燃料。氧还原反应(ORR)、析氧反应(OER)和析氢反应(HER)是金属-空气电池、燃料电池和水裂解等清洁能源技术的核心反应,对新能源发展起着至关重要的作用。然而,我们目前仍需要克服在电化学反应中动力学迟缓和过电位较大等问题。同时,由于铂基电催化剂和氧化铱催化剂的稀缺性和高成本,我们需要开发更加廉价的催化剂。除此之外,为了满足能源设备的实际需要,我们需要催化剂可以实现双功能催化,例如ORR/OER或者OER/HER。最近,由于二维(2D)材料拥有高比表面积、优异的力学性能和电导率,得到了广泛的研究。2D材料不仅可以增强本征活性,还能暴露出丰富的活性中心,有利于电催化反应。基于此,我们探索了两种简单合成二维催化剂的方法,为设计高活性催化剂提供了新思路。1.研制出高性能的非贵金属双功能氧催化剂,来取代贵金属Pt-Ir02催化剂,应用于锌空电池,是具有十分重要的意义。在此,我们提出了一种将双金属纳米粒子镶嵌到氮掺杂多孔碳中,合成高活性双功能氧催化剂(CoNi/NG)的高效方法。与贵金属(Pt/C-Ir02)相比,双金属CoNi/NG催化剂具有更好的电催化活性和稳定性,这主要归功于CoNi合金的协同效应、丰富的活性中心(Co-N-C,Ni-N-C和N-C)、高比表面积和二维石墨烯结构。此外,以CoNi/NG为氧电极的锌空气电池具有良好的充放电性能、高功率密度(130.5 mWcm-2)和良好的循环稳定性,这为研究锌空气电池双功能催化剂提供了一条新的路径。2.这里,我们通过溶解-沉淀原理,设计了一种简单的合成方法,在泡沫镍上成功合成了掺Ru的Ni(OH)2纳米片。由于低含量Ru掺杂的2DNi(OH)2纳米片与活性金属Ru团簇的协同效应,复合材料具有多个活性中心,这也优化了掺杂Ru的Ni(OH)2纳米片与泡沫镍之间的电子结构和导电途径。同时,聚苯胺的包覆和3D电极结构,有利于性能和稳定性的提高。因此,本工作不仅为HER催化剂的大规模应用提供了一种简便的策略,而且为全pH条件下的析氢提供了新的方向。