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氢能作为一种二次能源,具有洁净、无污染、燃烧热值高、运输和储存方便、来源丰富等特点,具有广泛的发展前途。电解水制氢技术是一种廉价、易控,同时还可以大规模制氢的方法。然而,在工业中的电解水制氢里,电极材料的析氢、析氧过电位较高,使电解槽电压升高,生产时耗能大且稳定性不理想等,这些都是制约现阶段制氢技术发展的关键因素。因此,研究开发出具有高催化性能的阳极材料是目前电解水制氢的首要仟务。从实际应用上考虑,以过渡金属掺杂设计合成的复合材料作为阳极材料的研究受到科研工作者们的广泛青睐。本论文研究钛基碳纳米管(CNTs/Ti)的制备及以其为基体负载过渡金属Fe、Co、Ni复合材料的析氧性能研究展开了一系列的研究工作,运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等对复合电极材料进行表征,通过线性循环伏安(LSV)、交流阻抗(EIS)、恒电位法(i-t)等电化学方法对其电化学性能进行了测试与分析,系统的研究了复合材料的形貌、结构和电化学性能,主要的研究内容如下:(1)CVD法以金属钛箔为基体制备碳纳米管用化学镀的方法在钛箔上沉积镍作为催化剂,然后经过CVD法在钛箔上得到CNTs/Ti。化学镀沉积镍时,沉积时间为5 min的镍分布均匀、形貌结构完善。CVD法的反应温度为500℃,V(H2):V(C2H4)=80:150时得到的碳纳米管石墨化程度好、产率高、形貌结构好及能均匀分布在钛基表面。(2)三维“花”状NiCo2O4的制备及析氧性能研究水热和热处理结合,在CNTs/Ti上合成的三维结构的“花”状NiCo2O4。NiCo2O4形貌结构可以通过调节热处理温度来控制。热处理温度为150℃的三维结构NiCo2O4@CNTs/Ti-150展示出了优越的OER性能,其起峰析氧过电位有300 mV,比不经过热处理的NiCo204@CNTs/Ti(390 mV)和经过250℃热处理的NiCo2O4@CNTs/Ti-250(390 mV)和商品 Pt/C 催化剂的(380 mV)低。在催化电流密度10 mA/cm2和1 00mA/cm2时,NiCo2O4@CNTs/Ti-1 50的过电位分别是330 mV 和 470 mV 比 NiCo2O4@CNTs/Ti、NiCo2O4@CNTs/Ti-250 和商品 Pt/C 催化剂低,其塔菲尔斜率为131 mV/℃。(3)以CNTs/Ti为基体的FeCoNi沉积及析氧性能研究化学沉积法在CNTs/Ti上沉积铁钴镍合金的最佳温度、电流、时间分别是35℃、1 A/dm2、30 S。Ni@CNTs/Ti、Co@CNTs/Ti 及 Fe@CNTs/Ti 间的 OER 性能进行了比较得出Ni@CNTs/Ti的OER性能最佳,其析氧起峰过电位是310 mV,在10 mA/cm2的电流密度时的析氧过电位是390mV。对二元FeNi@CNTs/Ti、FeCo@CNTs/Ti及CoNi@CNTs/Ti间的OER性能进行了比较,得出FeNi@CNTs/Ti的析氧起峰过电位是280 mV,在10 mA/cm2的电流密度时的析氧过电位是350mV。最后对过渡金属Fe、Co、Ni的一元、二元及三元复合材料进行了 OER性能比较,得出了三元FeCoNi@CNTs/Ti的性能最佳。