用过渡金属化合物材料替代贵金属催化剂,对于实现切实可行的分解水制氢具有广阔的应用前景。开发低成本,高效和耐用的HER催化剂仍然面临巨大的挑战。本文依据电催化剂材料性能提升策略,围绕如何提高催化剂的单位表面积活性位点数量及单个反应位点的催化活性,展开了系列研究工作,具体地:1、采用快速凝固技术制备了富铝过渡金属合金条带Ni_1.7Co_3.3Al₉₅,通过后续脱合金（去铝）处理获得纳米多孔网状固溶体Ni_0.33Co_0.67,最后借助CVD技术对纳米多孔Ni_0.33Co_0.67表层进行硫化处理,成功制得具多孔网状结构的双金属黄铁矿型化合物催化剂材料Ni_0.33Co_0.67S₂。电催化析氢性能测试表明,Ni_0.33Co_0.67S₂具有提高的HER催化活性,在10 mA cm^-2电流密度下所需过电位及Tafel斜率分别仅为191.2 mV和93.64 mV dec^-1,低于同一条件制备的NiS₂(199.0 mV和118.41 mV dec^-1)和CoS₂(201.8 mV和108.17 mV dec^-1)。此外,长时间恒电流电解测试表明,双金属二硫化物催化剂Ni_0.33Co_0.67S₂具有良好的服役稳定性。进一步分析表明,Ni_0.33Co_0.67S₂的性能提升得益于双金属构筑带来的良好电荷传递能力及多孔前驱体和金属硫化物给予的提高的电化学活性比表面积。2、通过类似方法制得纳米多孔网状异质结构催化剂材料NiS/MoS₂。电催化析氢性能测试表明,NiS/MoS₂具有提高的HER催化活性,在10 mA cm^-2电流密度下所需过电位和Tafel斜率分别仅为186.3 mV和103.6 mV dec^-1,低于对比样MoS₂(228.0 mV和136.6 mV dec^-1)和前驱体np-NiMo(225.8 mV和105.4 mV dec^-1)。此外,长时间恒电流电解测试表明,异质结构催化剂NiS/MoS₂具有良好的服役稳定性。进一步分析认为,其提高的电催化性能归因于多孔网状结构及骨架上生成的丰富纳米片,两者贡献了大比表面积及大量异质界面缺陷活性位点。3、通过类似方法制得双非金属掺杂的多孔网状过渡金属催化剂材料P-NiS₂。电催化析氢性能测试表明,和同一条件下制备的纯NiS₂相比,P-NiS₂表现出提高的电催化析氢性能,在10 mA cm^-2电流密度下所需过电位和Tafel斜率分别仅为196.0 mV和110.4 mV dec^-1,低于对比样NiS₂(221.0 mV和111.3 mV dec^-1)和Ni₂P(238.0 mV和137.3 mV dec^-1)。此外,长时间恒电流电解测试表明,P-NiS₂具有良好的服役稳定性。这主要归因于掺杂P原子对NiS₂表层金属原子的电子结构具有调控作用。此外,丰富的交织纳米针片结构为HER贡献了大量反应位点。以上对电解水催化剂性能改善的系列研究工作,为低成本,高效和耐用的HER催化剂材料的开发提出了新的设计思路和实验基础。