【摘 要】
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随着环境污染与能源匮乏的问题愈演愈烈，寻找绿色可持续发展能源已成为当下社会发展的重中之重。氢能作为一种原材料广泛、产能高，燃烧产物无污染的清洁能源，引起了人们的重视。现有的制氢途径包括化石燃料制氢、光解水制氢、生物制氢、电解水制氢等。其中电解水产氢是一种便捷、操作性强、产物纯度高的方法。由于电解水的阴极和阳极在反应过程中会产生较大的过电势，因此工业上一般采用贵金属Pt、RuO2等作为电解水的催化剂
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随着环境污染与能源匮乏的问题愈演愈烈，寻找绿色可持续发展能源已成为当下社会发展的重中之重。氢能作为一种原材料广泛、产能高，燃烧产物无污染的清洁能源，引起了人们的重视。现有的制氢途径包括化石燃料制氢、光解水制氢、生物制氢、电解水制氢等。其中电解水产氢是一种便捷、操作性强、产物纯度高的方法。由于电解水的阴极和阳极在反应过程中会产生较大的过电势，因此工业上一般采用贵金属Pt、RuO2等作为电解水的催化剂，但是贵金属材料价格高昂且资源稀缺，并且伴随易中毒、稳定性不强等问题，使得电解水的大规模商业化受到限制。因此有必要探索成本较低、性能良好的高效催化剂来改善现状。本论文制备了非贵金属Ni,Co基的纳米复合材料，用于碱性介质中的电解水性能研究，意在降低电解水的过电位，具体内容如下：
(1)以聚丙烯腈(PAN)和硝酸钴为原材料，探索利用静电纺丝技术合成的金属前驱体纳米纤维来制备电催化析氧催化剂，经过煅烧及磷化处理，由于煅烧过程纳米纤维前驱体发生了部分团聚，得到一种形貌为纳米颗粒的CoP，并测试其在碱性条件下的析氧活性。在电流密度为10mAcm-2的情况下析氧过电位为374mV，并表现出了良好的稳定性能。静电纺丝技术为合成新型功能纳米材料提供了新的思路，且该技术发展成熟，已在医疗、环保等实际应用中投入生产使用，因此利用静电纺丝法合成催化剂是有可能实现商业化电解水的一种有效途径。
(2)采用简易可行的水热法，在硫化过的泡沫镍(Ni3S2/NF)上生长Co3O4纳米片作为碱性条件下的双功能电解水催化剂。实验结果显示，最终产物Co3O4@Ni3S2/NF在析氢反应及析氧反应上都表现出了良好的性能，在电流密度为10mAcm-2的情况下分别需要-286mV及137mV的过电位。此外，在电催化全解水的应用当中，Co3O4@Ni3S2/NF在1.6V时即可观察到明显的气泡析出。这种合成途径简便易操作，且重复性高，得到的产物都对降低析氢析氧反应的过电位有着较好的促进作用，使Co3O4@Ni3S2/NF有望成为具有较大研究价值的电解水催化剂材料之一。
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