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可再生能源转换系统广泛受到人们的关注,而电化学水分解制取氢气和氧气被认为是一种极具前景的用于该系统的反应体系。电化学水分解过程与光电转换系统结合也可以构建光电化学(Photoelectrochemical,PEC)水分解体系,该体系可以直接利用间歇性太阳能而不会产生任何环境问题的。在水的全分解过程中,氧析出反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)由于涉及4e-的转移而被认为是限制整个过程速率的瓶颈反应。虽然许多贵金属都表现出了突出的水氧化催化活性,但是贵金属本身的稀少和高成本使得其无法应用于规模化工业生产。因此,在外界环境中可以催化OER过程的低成本非贵金属催化剂吸引了大量关注。本文分别从电催化体系和光电催化体系两个方向探究了适合的非贵金属水氧化催化剂:1.表面包覆Ni2P纳米片的泡沫铁在电化学水氧化中的催化活性。第二章描述了一种在泡沫铁上生长的Ni2P纳米片,并发现所合成的Ni2P-FF是一种高效的电化学水氧化催化剂,其不仅在碱性条件下具有较高的催化活性,同时也表现出了一定的稳定性。对于Ni2P-FF催化剂,要达到10 mA/cm2的电流密度只需要198 mV的过电势,同时这种高催化活性可以在24 h的电解过程中保持不变。另外,这种高活性与稳定性在高电流密度的恒电流电解下也可以维持。电流密度要达到100 mA/cm2和300 mA/cm2所需的过电势分别为267 mV和313 mV。这种结合了Ni2P和泡沫铁的催化剂在电化学水分解产氢方面具有一定的应用潜力。2.Ni-OEC/cobaloxime/BiVO4光阳极在PEC水氧化中的催化活性。第三章描述了一种在光电化学水氧化中具有突出催化活性的Ni-OEC/cobaloxime/BiVO4光阳极。该光阳极是通过在BiVO4光阳极表面滴涂钴肟分子的溶液,然后再电沉积Ni-OEC得到的。这样得到的光阳极在AM 1.5 G模拟太阳光照射下,于KBi溶液(pH=9)中所得到的光电流显示,在1.23 V vs.RHE下,其光电流密度为5.1 mA/cm2。同时,这样的光电流在70 min的电解过程中可以保持稳定。这种具有耐受性的高效Ni-OEC/cobaloxime/BiVO4光阳极在未来发展PEC水分解系统具有一定的科学意义。