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电解水和燃料电池技术是清洁能源领域重要的研究方向,它们的发展受到了广泛关注。其中析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)对于电解水阳极是至关重要的,而氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)在燃料电池中发挥着重要的作用,因而研究和开发对OER和ORR反应有高催化活性的催化剂是发展两项技术的关键,最常用的催化剂是基于贵金属的材料,他们能够表现出优异的电催化活性,但贵金属的稀缺性、高成本和不稳定的缺点限制了高效电解水和燃料电池的广泛商业化应用。因此,开发出能够替代贵金属的优良催化剂材料是目前的研究重点。本文主要研究了如下两方面:1.利用一步水热法制备合成了钼酸钴/钼酸镍分层纳米片直接生长在三维导电碳布上的电极材料(XMoO4-CC,X=Co,Ni),并将该材料直接作为电极用于OER反应。研究发现CoMoO4-CC因为具有较大的电化学活性面积而展示了优于NiMoO4-CC电极的催化活性。同时钼酸钴纳米片与碳布的协同作用使该电极材料表现出增强的质核传输与三维传输通道以及大的电流密度和相对低的过电位,即在10 mA cm-2的电流密度时的过电位值为290 m V。此外,CoMoO4-CC纳米材料表现出优于IrO2-CC的稳定性,是一种很有前景的用于大规模水氧化的非贵金属材料。2.通过一步水热法制备了三维石墨烯负载钼酸钴的复合材料CoMoO4/rGO并用于催化ORR反应,其中在水热过程之前加入氨水对石墨烯进行氮掺杂。CoMoO4和rGO的复合极大的减少了CoMoO4纳米材料的聚集和片层石墨烯的堆叠,并且CoMoO4/rGO复合材料表现出优于单一的CoMoO4和rGO电极的ORR催化活性。石墨烯作为一种理想的钼酸钴纳米片的支撑框架,能够使材料暴露更多的活性位点,使该复合材料表现出更正的起始电位(0.89 Vvs.RHE)和大的电流密度,同时具有优于Pt/C催化剂的稳定性和抗甲醇性,是一种很有潜能的燃料电池阴极催化剂。