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因为氢能具有高热值,零排放和可再生性,电力驱动的水分解生产氢气和氧气被认为是可持续能源最有前景的技术。特别的,氢能被认为是最具代表性的绿色能源,并受到广泛关注。在过去的十年中,光电化学水分解等制氢技术虽然通过利用高效电催化剂进行析氢和析氧取得了一些进展,但与商用Pt/C催化剂相比,HER的表现并不十分令人满意。因此,利用低成本,大规模、高HER性能的电催化剂仍然是当前的挑战。本论文重点研究了钴基纳米结构和磷化镍催化剂的合成及其电化学HER性能。主要研究内容如下:1.采用水热法合成CoMoOx纳米棒,随后水浴过程中在纳米棒上生长一层ZIF-67以得到CoMoOX@ZIF-67,添加TAA为S源进行不同程度的S掺杂。研究表明,非金属元素S可以通过不同量掺杂的方式,调节基体CoMoOx中金属Co,Mo的3 d轨道的电子分布,从而对催化剂的HER和OER性能产生影响。经过长期的电催化循环后,这些材料展现出优异的HER和OER稳定性。此外,将材料组装成全解水装置,在10,20 mA cm-2时只需电位值1.57 V,1.63 V。2.采用简单的电沉积法制备得到一种CoOOH/Ni foam,经过水热硫化后得到了一种片状Co-O-S/Ni foam复合材料。所制备的样品经过XRD,SEM,TEM,XPS技术进行表征。结果表明S掺杂可能产生S-Co活性中心,并增加催化剂与电解质的接触面积。另外,温和的硫化方式使得样品不完全S化。我们在1 M KOH溶液中测试最终产物的HER性能,发现其在10 mA cm-2,20 mA cm-2过电势分别是128 mV和177 mV,表现出良好的性能,且在10 mA cm-2测试条件下能保持稳定性至少24 h。3.本章首先采用水热法合成了片层Ni前驱体,然后通过高温P化的方式合成了一种三维立体微球。研究表明,高温磷化方式很难得到纯相物质,但是通过控制磷源添加比例与磷化温度,可以得到最佳的Ni,P摩尔比,从而实现对HER性能的调控。在0.5 M H2SO4溶液中,10 mA cm-2时过电势为131 mV,且CV循环3000圈依然保持稳定。