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由于具备含量丰富、价格低廉且电催化活性好等特点,非贵金属纳米材料被认为是最有希望的电解水催化剂之一。虽然非贵金属纳米材料在最近几十年得到了长足的发展,但其现阶段的催化活性和稳定性还无法满足电解水的商业化要求。为了进一步提高非贵金属纳米材料的电催化活性,本文拟通过精细调控其活性面积、电子传导及吉布斯自由能等方面,提高其催化性能。具体策略:(1)增加活性面积,提高暴露的活性位点数目,从而提高其催化活性;(2)增强材料的电子传导性能,加速电子的传递,从而加速反应的进行;(3)调节催化剂的吉布斯自由能,可以从本质上加快析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)在催化剂上反应的动力学速率,从而提高催化剂的催化活性。对于这些调控策略虽已取得了一定的研究进展,但需要深入拓展,提供更加有效的调控方法。因此,通过调控非贵金属纳米材料的活性面积、电子传导及吉布斯自由能提高其OER催化活性对高性能电解水催化剂的快速发展具有十分重要的研究价值和意义。本论文中,我们控制合成了原位生长在载体上的NiFe-LDH@CNT、NiCe@CP纳米片等三维结构材料及N掺杂碳壳包裹的双金属Fe/Co磷酸盐(Fe2P207&Co2P207)纳米颗粒材料,以此来调控非贵金属纳米材料的活性面积、电子传导性能及吉布斯自由能,并深入研究了所合成材料的形貌、结构和催化性能。主要内容如下:第一章:简要介绍非贵金属纳米材料研究进展、OER机理和性能评价方法以及提高其电化学活性的相关调控方法,并阐明本文的选题依据和研究工作。第二章:将掺杂Fe的Ni(OH)2纳米片原位生长在导电性良好的碳纳米管载体(CNT)上,制备具有三维结构的NiFe-LDH@CNT纳米材料。由于具备大的比表面积、良好的导电性、利于电解液扩散的三维结构及NiFe间强烈的电子相互作用等特点,具有最优组分的Ni8Fe1-LDH@CNT在OER中表现出较高的催化活性和稳定性。第三章:将含有Ce的Ni(OH)2纳米片原位生长在碳纸(CP)上,形成三维结构材料NiCe@CP。该材料含有大量的氢氧化物和氧化物界面,且该界面可以调控OER中间产物在该材料表面的吉布斯自由能,使得具有最优组分的Ni4Ce1@CP表现出较高的OER活性和稳定性以及较高的水全分解性能。第四章:采用简单易操作的方法合成了 N掺杂碳包裹的双金属Fe/Co磷酸盐纳米催化剂。由于N掺杂碳的包裹及金属元素Fe/Co金属间强烈的电子相互作用,具有最优组分的N-C@(Fe4Co1)P2O7表现出较高的OER活性和稳定性及较高的水全分解性能。