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自二十世纪以来,能源消耗和环境问题日益严重,新能源的开发利用成为当代社会热点问题。开发高效的清洁能源和储能装置迫在眉睫。氢能是最具前景的清洁能源之一,电催化水分解是制氢的重要方法。超级电容器作为一种新型储能装置,具有充放电速度快、功率密度高、使用寿命长等优点。为了提高电催化水分解的效率和超级电容器的电化学性能,本文以石墨烯状纳米片构成的分层多孔碳微米棒(HPCM)为载体,制备了一系列过渡金属硫化物(TMS)∕HPCM纳米复合材料,并研究了各种电极材料在超级电容器和电化学催化水分解中的电化学性能。主要内容如下:(1)以硫代乙酰胺为硫源,通过一步水热法,合成Ni3S4-HPCM纳米复合材料,扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表征证明Ni3S4纳米颗粒均匀地生长在HPCM上。Ni3S4-HPCM作为超级电容器电极材料具有高比电容(在1 A g-1的电流密度下为1950 F g-1),在500次循环后,仍保持92.5%的初始值。Ni3S4-HPCM的电催化析氢反应(HER)性能测试表明,在1 M KOH溶液中,电流密度为10 mA cm-2时,过电位为282 mV,Tafel斜率为93.9 mV dec-1。(2)利用一步水热合成了Co3S4-HPCM纳米复合材料,SEM、TEM和XRD表征证明HPCM上均匀生长了Co3S4纳米颗粒。Co3S4-HPCM作为超级电容器电极材料具有高比电容(在1 A g-1的电流密度下为768.2 F g-1),500次循环后仍保持89.5%的初始值。Co3S4-HPCM的HER性能测试表明,在1 M KOH溶液中,电流密度为10 mA cm-2时,过电位为98.5 mV,Tafel斜率为50.6 mV dec-1。(3)通过绿色简便的水热法合成Ni Co2S4-HPCM纳米复合材料,SEM、TEM和XRD表征证明NiCo2S4纳米颗粒在HPCM上均匀生长。NiCo2S4-HPCM作为超级电容器电极材料具有高比电容(在1 A g-1的电流密度下为1253 F g-1),500次循环后保持87.1%的的初始值。其HER性能测试表明,在1 M KOH溶液中,电流密度为10 mA cm-2时,过电位为152 mV,Tafel斜率为75.5 mV dec-1。其电催化析氧反应(OER)性能测试表明,当电流密度为10 mA cm-2时,过电位为381mV,Tafel斜率为31.6 mV dec-1。