发展利用可再生能源的高效的技术是满足日益增长的能源需求的关键要求。利用水分解制氢不仅是储存可再生能源的理想能源载体,同时也是化学工业中氨合成和二氧化碳还原等工艺的重要原料。然而,水分解过程包含两个半反应,阳极的析氧反应(OER)和阴极的析氢反应(HER)。由于O-OH键的断裂和O-O键的形成需要较高的能垒导致阳极的OER过程比较缓慢,限制了水分解技术的发展。因此,了解OER的内在限制因素具有重要意义,而寻求高效的水氧化催化剂已经成为研究者们关注的重要方向。研究表明基于贵金属和第一过渡金属(Fe、Co、NO水氧化催化剂已经显示了较好的催化性能。有趣的是,研究发现自然界的Mn4CaO簇在中性条件下具有较好的水氧化性质。因此,研究锰基催化剂对了解水氧化的详细机理和促进人工水分解体系的发展具有重要意义。目前,锰基催化剂在中性条件下的水氧化性能仍然不好,所需的过电位依然较大。大量的研究表明锰基催化剂的水氧化性质主要与锰的价态和几何结构有关,因此合理设计锰基催化剂的结构对水氧化性能的提高非常重要。在本论文中,设计了两种锰基催化剂,并对它们的水氧化性能进行了研究。主要内容如下:1.通过溶剂热反应控制合成了苯环状的二水合草酸锰,并研究了其在磷酸缓冲溶液中的水氧化性质。调控不同的投料比,控制不同的反应温度和时间,我们合成了新颖的苯环状的二水合草酸锰,这种片状中间带孔的二水合草酸锰大小约为10 μm。与在空气和氩气气氛锻烧后得到的氧化物的水氧化性质相比较,片状二水合草酸锰具有较好的水氧化性能,当电流密度达到1 mA/cm2时水氧化的过电位为750 mV。氧化物和二水合草酸锰性能差异的原因可能是二水合草酸锰在中性条件下发生水氧化之前有一对明显的Mn2+到Mn3+的氧化还原峰。2.通过简单的一锅煮的水热法合成了新颖的六元环状羟基氟化锰在中性条件下具有较好的水氧化性质。通过控制水合肼和氟化铵的比以及反应的温度和时间,我们合成了新颖的六元环状Mn(OH)F。这种六元环状的羟基氟化锰大小为4-5 μm,内环的大小为3.3μm,环的厚度为0.9 μm。在中性条件下当电流密度达到1mA/cm2时的水氧化需要的过电位为630mV。通过紫外光谱和电化学技术相结合,我们监测到了水氧化过程中的Mn(Ⅲ)中间体,它被证明是OER活性物种。因此,我们设计了羟基氟化锰这种结构,氟离子的引入,导致了灵活的不对称结构从而在中性条件下稳定了Mn(Ⅲ),提高了水氧化的性能。