目前,世界上面临着两大问题即能源和环境问题,一方面能源的需求和消耗逐渐增加,另一方面化石能源储量正逐年减少,同时传统矿物燃料(煤、石油和天然气)的大量使用已经引起了诸多环境问题,如空气污染和温室效应,后者潜在地导致灾难性的气候变化。为了取代化石燃料,以可持续的方法利用可再生能源尤为迫切,目前全球可持续的清洁能源多种多样,包括太阳能、风能、潮汐能、核能、生物质能、氢能等,其中氢能被认为是二十一世纪最理想的清洁能源,因其热值高、燃烧产物只有水,原料来源于地球上储量丰富的水,因此氢能的开发和利用具有广阔的前景。水分解反应由于在热力学上不能自发进行,需要外界能量输入,电和光是常见的能量输入形式,即电催化水分解、光催化水分解和光电化学水分解,同时水分解包括阳极氧化生成氧气(O2)和阴极还原形成氢气(H2)两个半反应均涉及多电子的转移过程,不可避免地会引入反应动力学能垒,因此导致两个半反应的发生需要外加大于标准电极电势电压,从而产生过电势。为了降低反应能垒,开发廉价、稳定、高效的催化剂扮演重要的角色。对于水还原反应,贵金属Pt是目前最高效的产氢催化剂,但高昂的成本和匮乏的资源限制了它的大规模使用,人们因此将目光转向廉价的过渡金属催化剂包括铁、钴、镍、铜等,其中铜和镍因其地壳中含量丰富、廉价、无毒且具有生物相容性受到人们的关注。本论文的主要研究内容包括以下几个方面:1.利用电沉积法在中性水溶液中制备了铜基膜用于电催化产氢我们设计合成了一种水溶性的二价铜配合物,在中性水溶液中表现出良好的产氢活性,进一步通过电沉积法在中性温和条件下制备得到了一种超薄析氢材料。该薄膜材料不仅含有较低铜含量,同时在中性磷酸缓冲溶液中持续控制电势电解8小时其TOF值高达734h-1。通过X射线光电子能谱表面分析和氩离子刻蚀深度剖析,沉积在玻碳电极上的铜基薄膜证明不含有贵金属,同时对C1s,N 1s图谱深入分析发现配体可能包含在该活性铜基膜中,起到抑制铜离子释放的作用,使得该铜基膜在产氢过程中保持较高的稳定性。2.二元镍基材料用于水相光致产氢体系的研究本实验先合成了一种水溶性的镍配合物,通过紫外可见光谱、稳态荧光光谱研究了镍金属配合物与量子点间存在相互作用力,然后通过体系优化并利用该相互作用力分离制备了该二元镍基光致产氢材料,将其分散到中性水溶液中研究了光催化产氢性能,加入抗坏血酸电子给体连续光照220 min发现其产氢量达到16.4 mL,同时我们也初步探索了该二元催化材料的光催化产氢机理。