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随着社会经济的发展和人口数量的增加,传统化石能源消耗越来越多,造成有害气体排放增多,环境污染更加严重,这不利于人类的生存。如今,每个国家都在努力开发新型能源。其中,氢能是一种洁净、无污染、产热高的新型能源。当前,最有前景的制氢方法是电解水制氢。电解水制氢的主要催化剂是铂、钌、铱及其氧化物,然而,它们比较昂贵且稀缺。因此,目前最紧迫的就是开发出一种价格便宜且催化性能优越的催化剂来替代贵金属,降低工业制氢的成本。本论文根据最近研究比较热的金属硫化物及磷化物电解水阳极析氧催化剂,采用水热法制备了炸开的Co(OH)2/NF纳米片、Co9S8/Ni3S2纳米片和Ni3S2/Ni2P催化材料来催化电解水析氧。本文的主要研究内容包括:1.通过一步水热法,我们在泡沫镍基底上生长炸开的Co(OH)2催化剂,其在10 mA/cm2处有一个小的过电位η = 0.255 V vs RHE(RHE:可逆氢电极),这比最优催化性能的商业RuO2的过电势η= 0.263 V vs RHE更低。在1M KOH溶液中测试了其12 h的V-t稳定性曲线,测试结果几乎表现出与初始V-t曲线相同的电势,展现了其良好的稳定性。推测原因主要有以下几点:(1)对于电化学析氧,Co(OH)2/NF本身具有卓越的催化性能;(2)三维泡沫镍支撑的炸开的Co(OH)2纳米片本身导电性较好,有利于电子的快速扩散;(3)炸开的Co(OH)2/NF纳米片这种特殊的结构,提高了催化性能。2.把上一步制得的Co(OH)2/NF催化剂进一步用水热法硫化,制得Co9S8/Ni3S2催化剂,该催化材料的制备方法简便易行。相对于单独的泡沫镍和Co(OH)2/NF来说,Co9S8/Ni3S2具有较低的起始电位;Co9S8/Ni3S2催化剂在10 mA/cm2的过电势η= 0.226 V(vs RHE),是一个非常小的过电位,这比商业RuO2(η=0.263 V vs RHE)和 Co(OH)2/NF 纳米片(η= 0.255 V vs RHE)更小。说明制得的Co9S8/Ni3S2具有更优的催化活性。Co9S8/Ni3S2催化剂的塔菲尔斜率为39 mV·dec-1,它比Co(OH)2/NF纳米片的塔菲尔斜率(59mV·dec-1)更小。测试了其20 h的I-t稳定性曲线,电流密度没有明显的变化,证明了其具有良好的稳定性。综合以上数椐,表明通过一步硫化使Co(OH)2/NF纳米片催化电解水析氧性能明显增强。3.采用水热法和高温煅烧法,我们合成了 Ni3S2/Ni2P催化材料,循环伏安曲线表明,相比于Ni3S2催化剂,Ni3S2/Ni2P催化材料具有更低的起始电位。在10 mA/cm2处对应的过电势为0.301 V vs RHE,明显低于Ni3S2纳米片的(η = 0.367 V vs RHE)。塔菲尔斜率为 31.7mV·dec-1,也比 Ni3S2纳米片的(88mV·dec-1)小。此外,在20 mA/cm2时测得Ni3S2/Ni2P催化剂长达20 h的T-t稳定性曲线,电流密度没有明显变化,说明制得的Ni3S2/Ni2P催化剂具有良好的稳定性。