【摘 要】
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能源危机以及环境污染问题日益严重,可再生清洁能源的开发和利用刻不容缓。氢气是目前最有发展前景的新能源载体,获得它的方法有很多种,其中,光伏发电-电解水制氢则是最有价值的方法之一。光伏发电技术已经工业化,然而电解水却依然受装置、溶液电阻以及电极表面发生反应过电位等问题的限制。而且,电解水产氧反应（Oxygen evolution reaction,OER）比电解水产氢反应（Hydrogen evol
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.21963019）；
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能源危机以及环境污染问题日益严重,可再生清洁能源的开发和利用刻不容缓。氢气是目前最有发展前景的新能源载体,获得它的方法有很多种,其中,光伏发电-电解水制氢则是最有价值的方法之一。光伏发电技术已经工业化,然而电解水却依然受装置、溶液电阻以及电极表面发生反应过电位等问题的限制。而且,电解水产氧反应（Oxygen evolution reaction,OER）比电解水产氢反应（Hydrogen evolution reaction,HER）有着更大阻碍,所以解决OER阻碍问题对电解水制氢起到了决定性作用,制备性能优异的OER电催化剂是解决OER阻碍问题的渠道。本文通过电沉积的方法,在泡沫镍（NF）上生长无定型的Ni/Ni（OH）2纳米片,同时将氧化生成的磷酸根吸附或插层在Ni（OH）2上,然后再进一步的电化学活化,将Ni/Ni（OH）2转变为Ni（OH）2/Ni OOH,同时也发生了磷酸根再次插层,最终得到磷酸根插层的Ni（OH）2/Ni OOH（命名为NF-Ni（OH）2/Ni OOH-Pi（Phosphate ions,Pi））,将其用于OER,我们发现通过磷酸根插层的Ni（OH）2/Ni OOH具有很好的产氧活性和稳定性。论文主要分以下三个部分:（一）研究NF-Ni（OH）2/Ni OOH-Pi的组成和形貌。通过电沉积法制备NF-Ni/Ni（OH）2-Pi,在碱性条件下进一步电化学活化得到NF-Ni（OH）2/Ni OOH-Pi。通过XRD,XPS,Raman,SEM等表征手段对催化剂的组成和形貌进行了研究。证明了NF-Ni（OH）2/Ni OOH-Pi中存在磷酸根插层,而且磷酸根插层有利于得到更薄的纳米片,暴露更多的活性位点。（二）通过LSV,CV以及I-t等方法对催化剂的活性和稳定性进行了研究。证明磷酸根插层是NF-Ni（OH）2/Ni OOH-Pi高OER活性和稳定性的主要原因。而且原位插层得到NF-Ni（OH）2/Ni OOH-Pi比后处理插层NF-Ni（OH）2/Ni OOH会更高效。NF-Ni（OH）2/Ni OOH-Pi在电流密度为10 m A cm-2和100 m A cm-2时,OER过电位为90 m V和240 m V;稳定性在～60 m A cm-2下长达240 h。（三）基于前面二、三章的研究,通过ECSA,IR,EIS以及ICP-OES等测试手段,研究了磷酸根插层对产氧性能影响的机理。磷酸根插层之后,增大了层间距,有利于层间物质传递;磷酸根作为质子转移中间体,有效的接受了水分解产生的质子,促进质子从层间传输到电解质溶液;磷酸根促进层板上的水定向吸附和质子定向移动,降低了催化剂的电阻,催化剂的阻值（Rct）只有0.1Ωcm-2。这些因素共同提高了OER性能,还防止了局部酸性过大,有效的避免了层板金属的溶解,维持催化剂的稳定性。
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