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能源枯竭引发了寻找替代能源的热潮,氢气作为一种清洁能源引起了人们的广泛关注,尤其关注于电解水制取氢气,因此开发高效、稳定、廉价的电解水析氢(HER)的催化剂就成为研究热点。铂(Pt)族金属因其优异催化析氢活性一直备受关注,作为Pt族元素中最便宜的元素,钌和钌基材料因其丰富的氧化还原化学性质和多种价态呈现出多样化的优异电化学性质而受到越来越多的关注。众所周知,氧化钌(Ru02)是一种商业上常用的析氧反应催化剂,且用作析氧反应催化剂性能的参比。除此之外,硫化钌(RuS2)是公认的加氢脱硫活化性能最好的催化剂。RuS2是一种典型的过渡金属二硫化物伴随着窄带隙(1.85 eV),有前人的工作计算出RuS2中(111)晶面的氢吸附自由能(△GH*)的理论计算值约为-0.09 eV,这与Pt的性能相似,且HER与加氢脱硫反应机制类似,使RuS2成为HER催化剂的理想候选材料。但是RuS2在HER中应用研究报道很少,在新型清洁能源短缺的今天,对于硫化钌这样应用广泛,析氢催化活性强的材料的探究就颇有必要。本文旨在通过水热法/溶剂热法以碳纸为导电基底,合成生长钌基纳米颗粒,通过调控其晶体形态的变化,研究无定形态和高结晶态在电催化析氢应用中的差异性,两个主要研究内容概括如下:1.以氯化钌和硫脲为前驱体,通过水热法在导电碳纸上合成了非晶状态大小均为10～25 nm的硫化钌(RuS2)纳米颗粒,在氩氢气氛下400℃时退火结晶。与结晶RuS2相比,无定形RuS2纳米颗粒表现出更加优异的HER活性,在10 mA cm-2的电流密度下具有低至的114 mV的过电位以及长达20 h的电化学稳定性。X射线光电子能谱(XPS)显示非晶相RuS2中S22-的含量比高温结晶后RuS2中的更丰富,研究发现S22-是非晶RuS2的析氢活性位点。2.通过在水溶剂中加入一定量水合肼溶液作为还原剂的同时调节溶液pH值,以相同的前驱体合成了RuS2和RuO2复合纳米颗粒,此水热生成的复合物纳米颗粒在退火后结晶性提高,并展现了非常优异的析氢活性,有着更低的12 mV的析氢过电位,仅10.3Ω的电荷转移电阻和优异的长达20 h的析氢稳定性。通过HRTEM测试,此复合纳米颗粒是RuS2和RuO2复合纳米晶,RuS2趋向于在纳米团簇的表面分布,并且和RuO2纳米晶间产生丰富的界面形成了析氢活性位点,即RuS2和RuO2复合纳米晶析氢性能提升的原因。