【摘 要】
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随着不可再生资源的大幅消耗以及人们对于环境的更加重视,各种绿色能源如太阳能、氢能、风能、潮汐能、生物质能等等受到越来越多的关注和研究。其中氢气不仅是一种用途广泛的化工原料,更是重要的绿色能源之一,随着各国绿色能源建设的角逐加剧,对氢气的需求和消耗量也日益上升,氢能的发展建设已经成为各国之间角逐未来能源的重要前沿。而作为绿色能源生产方式的电催化水分解制氢在氢能的未来发展中将发挥着重要作用。然而,水分
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随着不可再生资源的大幅消耗以及人们对于环境的更加重视,各种绿色能源如太阳能、氢能、风能、潮汐能、生物质能等等受到越来越多的关注和研究。其中氢气不仅是一种用途广泛的化工原料,更是重要的绿色能源之一,随着各国绿色能源建设的角逐加剧,对氢气的需求和消耗量也日益上升,氢能的发展建设已经成为各国之间角逐未来能源的重要前沿。而作为绿色能源生产方式的电催化水分解制氢在氢能的未来发展中将发挥着重要作用。然而,水分解过程中析氢反应（HER）、析氧反应（OER）的高动能势垒增加了电能的消耗,进一步限制了其工业化应用。虽然贵金属催化剂可以有效降低HER和OER的反应能垒,但它们的贵金属性质限制了其大规模应用。尽管付出了巨大的努力,但使用非贵金属基材料作为水分解催化剂来降低电能消耗仍然是一个巨大的挑战。针对电解水催化剂存在的这一问题,本文以多孔Ni基材料为基础,通过双金属调控以构建异质结构、降低晶界区肖特基势垒以及晶体阻抗、缺陷构筑形成高活性位等方法来提升电解水催化剂的性能,具体内容如下:（1）首先通过一种简便的水热策略制造出新颖的NiWSe@NF针状纳米线电极,Ni0.19WO4与NixSey的相互纠缠形成了异质结构,并且晶面纠缠区的出现消除了肖特基势垒,促进了电荷转移,进一步降低了界面阻抗。在1 MKOH电解液中,NiWSe@NF针状纳米线电极表现出优异的HER和OER性能,在10mA cm-2时仅需要103 mV和203 mV的过电位,并且在大电流密度（如50、100、200 mA cm-2）下同样显示出最低的过电位。此外,仅需要1.53 V即可达到10 mA cm-2的电流密度来进行整体水分解,并且表现出至少54小时的良好稳定性,优于大多数报道的催化剂。（2）其次针对电解水析氧反应过高的能垒,采用位点转化法制备NiFe-LDH/Ni2O3@NF电极,对多孔泡沫镍以真空煅烧法形成多空位活性位点后,再将NiFe电镀转化至空位处形成高活性位点,在碱性条件下,NiFe-LDH/Ni2O3@NF电极展现了出色的OER性能,在10、100、200 mA cm-2的电流密度下其过电位仅为196、234、258 mV,塔菲尔曲线的斜率为49.7 mV dec-1,并且在长时间的电解水测试中可以稳定催化100 h以上,展现了出色的稳定性。
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