氢是一种理想的清洁能源载体,电催化分解水是一种低成本且清洁的获取氢能源的方式。为了获得高的电解水效率,需要研究分解水包括催化阳极析氧反应(OER)和阴极析氢反应(HER)的有效催化剂。众所周知,Pt等贵金属以及IrO2/RuO2等贵金属氧化物具有出色的催化水分解特性,但它们因储量低、价格昂贵而限制了其大规模的应用。近年来,过渡金属氢氧化物或磷化物(例如Ni,Fe,Co等)因为具有良好的催化活性且储量丰富、价格低廉而引起研究者的广泛关注。另外,不锈钢纤维毡的主要成分是镍和铁,且不锈钢纤维毡具有大的比表面积,是一种廉价且无毒的导电材料。因此,本论文采用CoP和NiFe(OH)x来修饰不锈钢纤维毡的表面,以进一步提高不锈钢纤维毡的催化水分解性能。本论文的主要研究内容和结果如下:首先,通过简便的电沉积方法将CoP沉积在烧结的不锈钢纤维毡(CoP/SSFF)的表面上,并将所制备的电极用作碱性溶液中HER和OER的双功能电催化剂。通过SEM、EDX和XPS等测试手段对制备的CoP/SSFF催化剂进行了相应的结构表征。结果表明,沉积的CoP粒子呈现类球形,并且均匀分布在不锈钢纤维毡的基体表面。研究了不同浓度的Co/P对HER和OER催化活性的影响。结果表明,CoP/SSFF样品的OER和HER性能均优于空白样品,说明沉积CoP可以有效提高不锈钢纤维毡催化水分解的性能。电化学测试结果还表明,浓度为0.15 M Co/P制备的CoP/SSFF样品在电流密度为100 mA cm-2时,其OER和HER的过电位分别为353 mV和145 mV。该CoP/SSFF电极的Tafel斜率也较小,其中OER的 Tafel 斜率为 63 mV dec-1,HER 为 68 mV dec-1。将所得的 CoP/SSFF 电极同时用作全水分解的阳极和阴极,也显示出良好的催化活性和稳定性,在10 mA cm-2的电流密度下,水分解电压仅为1.59 V。其次,为了进一步提高不锈钢纤维毡的析氧性能,通过水热法将NiFe(OH)x纳米片沉积在不锈钢纤维毡(NiFe(OH)x/SSFF)基体上。通过SEM、EDX和XPS等测试手段对制备的NiFe(OH)x/SSFF催化剂进行了结构表征。结果表明制备的NiFe(OH)x纳米片具有超薄多孔三维结构,并且均匀分布在不锈钢纤维毡的基体表面。系统地研究了不同金属离子,水热温度和水热时间对OER电催化性能的影响。结果表明,在SSFF上生成的NiFe(OH)x纳米片可以显著提高OER的催化性能,垂直生长的超薄纳米片不仅有助于大大增加电极表面的活性面积,而且还提供了更多的悬空键和活性位点。在150℃的温度下水热8 h获得的NiFe(OH)x/SSFF电极对OER表现出良好的电催化性能,在1 M KOH中,10 mA cm-2和100 mA cm-2的电流密度下仅需要245 mV和325 mV的过电位。该电极的Tafel斜率也较小,仅为31 mV dec.1,且在碱性溶液中具有良好的稳定性。