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能源危机与环境污染是人类面临的亟待解决的两大关键性问题。开发可持续、无污染的清洁能源技术是解决问题的关键。其中清洁能源再生技术,电解水、金属空气电池以及染料电池是十分有潜力的技术,而这些技术目前主要受限于发展高效清洁的催化剂,尤其以其中的反应动力学十分缓慢的氧析出反应(OER)催化剂为主。自从科学家发现镍铁层状双金属氢氧化物(NiFe-LDH)可以作为廉价高效的OER催化剂以来,各国科学家都致力于更高效催化的方法。本文以超薄NiFe-LDH纳米片为基础,合成具有紧密化学结合的NiO/NiFe-LDH纳米复合催化剂;通过构建三维空间结构实现OER反应中间产物的多活性位协同吸附,大大降低每一步反应中间产物的吸附能,突破传统单过渡金属催化活性位点的吸附能的线性关系,极大的提高NiFe-LDH基的OER催化活性。1、本文通过激光液相烧蚀NiFe合金靶的方法成功制备出NiO与NiFe LDH原位结合的复合催化剂;通过控制液相成分的浓度可控得到不同NiO含量的复合催化剂。2、通过对比NiO/NiFe LDH复合催化剂、纯相NiFe LDH催化剂以及NiO纳米颗粒催化剂的氧析出性能发现,复合催化剂表现出极其优异的水氧化性能。3、通过理论计算得出最优异的催化活性位点,并且基于Bader电荷分析出最优活性位点在催化过程中的价态变化;基于此,进一步在实验上探索有无高价活性Ni的出现,结合EELS与X-ray双重分析验证理论计算模型及反应位点的准确性。4、提出界面三位空间结构进行多位点协同帮助吸附氧析出反应中间体,极大的降低每一步反应的吸附能,并且突破了传统的单过渡金属催化活性位吸附四步反应中间产物造成的吸附能上存在的线性关系并由此线性关系而得到的0.37V的理论过电位。首次以界面空间结构的方式实现突破OER反应线性关系,对今后设计和合成具有更优异的催化剂具有重要的指导意义。