能源危机和环境污染两大问题推动了清洁能源转换技术的发展,在各类新能源中,氢能源因其能量密度高,燃烧性能好和环境友好性被认为是绿色清洁能源。通过电解水制氢被认为是实现大规模产氢最有前途的生产方法之一,然而采用贵金属催化剂带来的经济问题限制了电解水产氢在实际中的应用。高效电催化剂可有效降低析氢反应的过电势并加速反应动力学,因此,开发高效低成本的电催化剂是实现电解水大规模化应用的关键。过渡金属碳化物如碳化钼、碳化钨等,由于其来源丰富、成本低廉、热稳定性良好、酸碱稳定性优异、类铂的表面电子结构和催化性能,吸引了广大研究者的兴趣,并逐渐成为最有发展前景的电解水制氢材料之一。基于此,本文围绕钴、钼、钨等具有较好应用前景的过渡金属碳化物在电催化析氢反应方面的应用展开工作,并取得了一定的进展,主要内容如下:1.通过静电纺丝技术,以高分子聚合物为载体同时添加钼源和钴源,首先合成含钴钼的前驱纤维,然后经预氧化和碳化处理成功制备了自支撑Co/Mo₂C-CNF电催化剂。碳纳米纤维不仅可以有效分散和固定Co和Mo₂C纳米颗粒,防止团聚,并且有利于电子的快速传递,再加上Co和Mo₂C的协同作用使其不仅能在碱性溶液中催化析氢反应,在酸性和中性溶液中也表现出优异的催化活性和稳定性,电流密度为10 m A/cm²时,该材料在碱性、中性、和酸性溶液中的过电位分别128 m V、206 m V、217 m V,且在碱性和酸性溶液中连续测试40 h没有明显的性能衰减,表现出良好的催化活性和循环稳定性。2.将磷钼酸铵水合物和氯化钨加入聚丙烯腈溶液中,通过静电纺丝技术合成具有交联结构的前驱纤维,经预氧化稳定结构后,在Ar/NH₃混合气体氛围下碳化,得到双金属碳化物Mo₂C@W₂C@C复合催化剂。通过改变实验条件如金属盐含量、煅烧温度、煅烧气氛以及保温时间等对其形貌进行调节,优化后的材料在碱性电解液中进行测试时,电流密度达到10 m A/cm²时的过电位为186 m V,表现出良好的催化性能。我们通过简单的电纺技术和随后的碳化过程制备了Co/Mo₂C-CNF和Mo₂C@W₂C@C两种催化剂。通过将Mo₂C与其他过渡金属以及导电碳纤维的复合,显著改善了Mo₂C的析氢反应催化性能,得到的自支撑Co/Mo₂C-CNF材料可直接作为电极材料使用,同时在全p H范围内具有较好的催化性能和稳定性;对Mo₂C@W₂C@C材料反应条件的探究为同类型催化剂的制备提供了参考;该方法也可进一步扩展以制备其他类型的电催化剂。