【摘 要】
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自工业革命以来,传统的化石能源经过几百年的大量使用已经面临枯竭的危险,同时化石能源的利用所产生的废物还带来了环境污染问题。氢气因其优越的特性而被视为一种有前景的能量,而水的电解产氢被认为是一种高效的工业生产方法。然而,电化学水裂解的高能转化效率需要低成本和高活性的电催化剂。传统的贵金属催化剂由于其地球含量低,成本高而不适用于大规模工业化使用。因此,研究人员致力于开发具有丰富含量的过渡金属基的高性能
【基金项目】
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吉林省科技厅自然基金面上项目（20170101095JC）； 国家自然基金（21603017）；
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自工业革命以来,传统的化石能源经过几百年的大量使用已经面临枯竭的危险,同时化石能源的利用所产生的废物还带来了环境污染问题。氢气因其优越的特性而被视为一种有前景的能量,而水的电解产氢被认为是一种高效的工业生产方法。然而,电化学水裂解的高能转化效率需要低成本和高活性的电催化剂。传统的贵金属催化剂由于其地球含量低,成本高而不适用于大规模工业化使用。因此,研究人员致力于开发具有丰富含量的过渡金属基的高性能电极材料。此外,为了进一步降低现实应用中的成本和复杂性,可以同时应用于阳极（即析氧反应,OER）和阴极（即析氢反应,HER）的双功能催化剂在经济和技术上都是受欢迎的。过渡金属（如Fe,Co,Ni等）具有地球含量高、易开采、价格低廉、导电性和稳定性高的优点,且具有与贵金属铂类似的d轨道电子结构和催化能力,所以在电极催化材料领域具有很大的研究价值和应用潜力。本文通过溶剂热以及高温煅烧的方法分别合成了三种含过渡金属Fe、Ni的双功能催化剂。为了增加材料的导电性,分别选取了碳布以及泡沫镍为导电基底。本研究分为以下三个部分:一,以Fe、Ni金属盐为原料,通过溶剂热法合成了生长在碳布上的片状Ce掺杂的Ni Fe-LDH。利用进一步磷化得到Ni Fe Ce-P双功能催化剂;二,先用简单的溶剂热法合成了生长在碳布上的Ni（OH）2纳米片。然后用二茂铁二甲酸再次通过溶剂热法将Ni（OH）2纳米片原位转化为Ni Fe-MOF,产物保持了前驱体的片状结构。然后将产物磷化得到片状结构的Ni P/Ni Fe P双功能催化剂;三,使用1,1’-磺酰二咪唑配体以及Fe、Ni金属盐通过一步溶剂热法合成了生长在泡沫镍上的Ni Fe-MOF,获得不规则球状结构。并经过高温磷化得到生长在泡沫镍上的Ni9S8/Fe PO4双功能催化剂。利用SEM、TEM、XRD和XPS等测试方法测试分析了材料的微观形貌结构以及组成成分;利用CV、LSV、i-t、ADT、EIS、ECSA等电化学测试方法对材料的电化学性能、稳定性及内在活性进行研究,结果表明合成的三种材料对析氢和析氧反应均具有良好的催化活性。
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