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能源和环境是当今世界的两大主要议题,寻找和发展清洁能源一直是科研工作者们不懈的追求。氢能是一种清洁、高效的新能源,被视为未来社会的终极能源。在多种制氢方法中,可再生能源电解水制氢是环保、高效并最有望得到大规模应用的方法,而目前常用的阴极铂类催化剂和阳极钌和铱类催化剂由于成本高,稳定性差,极大地限制了电解水工艺的发展。因此,开发一种活性和稳定性高,价格低廉的非贵金属电解水催化剂是当前新能源领域的研究热点。鉴于镍钼基析氢催化剂在非贵金属基催化剂中出众的本征活性,以及非金属掺杂对催化剂稳定性和抗腐蚀性的提升作用,本文主要采用水热法和高温热解法,在基底上制备了三维自支撑的碳包覆NiMo基多级结构材料Ni@NCNT/NiMoN/NF,本材料具有以下三大优势:1)该材料的多级结构增大了比表面积,提高了空间利用率和电子传输效率;2)碳层的包覆保护了活性位点并调整了表面电子分布;3)Ni纳米粒子和NiMoN双活性位点提升了催化活性。在最后通过电沉积法在材料表面负载过渡金属层状双氢氧化物(LDH)纳米片并研究了其作为电解水催化剂的性能,具体工作如下:首先,对碳包覆NiMo基多级结构材料的制备条件进行了探索和优化,得到的Ni@NCNT/NiMoN/NF-8材料具有最佳的析氢催化性能,SEM,HRTEM,Raman,XRD,XPS等表征手段证实了材料形貌和组成的优势。本材料析氢电流密度达到10和200 mA cm-2所需的过电位在碱性条件下分别为18和236mV,在酸性条件下分别为38和207mV,并具有长时间稳定性和抗逆电流氧化性。其次,采取电沉积法,在材料表面沉积层状双氢氧化物(LDH)纳米片,提高材料的析氧活性。通过对金属种类、沉积时间、沉积电流的调节,制备出析氧性能最佳的NiFe LDH-Ni@NCNT/NiMoN/NF复合材料。最后,NiFe LDH-Ni@NCNT/NiMoN/NF同时作为阴阳极进行了电解水稳定性测试和抗氧化性测试,其电解电流密度达到10和100 mA cm-2的槽压分别为1.51 V和1.69 V,并能在断电和频繁的阴阳极交替中保持活性,和现有报道中的大多数电解水材料性能相比,该材料表现出优异的活性,出众的稳定性和抗氧化性。