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氢能是一种可再生的清洁能源,具有资源丰富、易储存等许多突出的优点,随着化石燃料的枯竭及环境问题而受到人们的普遍重视。电解水是大规模制氢的重要途径,为了降低阴极过电位以节约能耗,研究低析氢过电位、高催化活性的阴极材料具有重要的意义。影响析氢材料催化活性的因素主要有能量因素和几何因素。因此,制备高催化活性的析氢阴极材料,主要通过两种方式实现：一是寻找高催化活性的新型催化材料,提高电极本身的电化学活性；二是提高电极的真实比表面积,即增大电极的表面粗糙度,使电解过程中电极表面的真实电流密度降低,达到降低析氢过电位的目的。本论文采用电沉积法制备了具有较高催化活性的析氢电极材料,用SEM.EDS及XRD对各电极进行了表征,研究了在25% KOH(质量分数)溶液中的析氢反应电化学性能。用电沉积法制备Ni-Mo-Co合金电极,系统的研究了镀液中硫酸钴浓度及钼酸钠浓度、电沉积电流密度、沉积温度及时间对合金电极催化析氢活性的影响,确定了制备电极的最佳工艺参数。对制备的Ni-Mo-Co合金电极的SEM观察表明：电极表面由许多纳米级“花菜”状颗粒组成,表面粗糙度大；EDS元素分析得合金的原子组成为Ni41.33Mo49.13Co9.54；XRD衍射显示合金电极呈现一定的非晶态结构。通过极化曲线、循环伏安曲线研究了Ni-Mo-Co合金电极的析氢反应性能,结果表明Ni-Mo-Co合金电极具有大的析氢反应交换电流密度；相同条件下,Ni-Mo-Co合金电极的过电位η100(i=100 mA／cm2)为0.188 V,与Ni电极相比降低了0.295 V,催化析氢活性比Ni-Mo合金、Ni-Co合金、Ni电极都高。由于Ni-Mo、Co三元素之间的协同作用,形成了具有较低的析氢反应表观活化自由能、较大的表面粗糙度的三元非晶态合金,能量因素与几何因素共同作用导致Ni-Mo-Co合金电极具有优良的催化析氢活性。通过正交实验、单因素实验确定了电沉积制备Ni-Mo-Fe合金电极的最佳工艺参数。SEM观察表明：在最佳工艺参数下制备的Ni-Mo-Fe合金电极表面分布着大量的球状颗粒,使得该电极表面粗糙度增大,有利于析氢反应的进行；用EDS对该合金电极中各元素含量进行了分析,结果显示合金的原子组成为Ni24.77Mo42.21Fe33.02；XRD测试发现Ni-Mo-Fe合金电极的结构介于晶态与非晶态之间。对Ni-Mo-Fe合金电极的电化学性能研究表明,该合金电极具有较大的析氢反应交换电流密度以及较低的析氢过电位,催化析氢活性较高。与Ni-Mo-Co合金电极相比,Ni-Mo-Fe合金电极的析氢反应表观活化自由能较大,表面粗糙度较小,析氢反应电阻大,催化析氢活性稍低。综合考虑能量因素和几何因素,选择析氢催化活性高的Ni-Mo-Co合金,以聚氨酯海绵为基体,经过前处理、化学镀镍、电沉积Ni-Mo-Co合金以及热分解等工序制备了泡沫Ni-Mo-Co合金电极。考察了沉积电流密度对该电极的催化析氢活性的影响,结果表明沉积电流密度为8 A／dm2制备的合金电极具有最高的催化活性。对制备的泡沫Ni-Mo-Co合金电极的SEM观察显示,该合金电极为三维网状结构,合金骨架存在大量的微裂纹,骨架表面为均匀致密的球状颗粒,表面微观结构粗糙。XRD测试表明该合金电极为晶态结构,与非晶态相比性能更加稳定。电化学性能研究表明泡沫Ni-Mo-Co合金电极具有很高的催化析氢活性,相同条件下析氢过电位η100(i=100 mA／cm2)、η200(i=200 mA／cm2)比Ni-Mo-Co合金电极分别低65mV、63 mV,这主要是几何因素的影响。该合金电极具有极大的比表面积,表面粗糙度r分别是Ni-Mo-Co合金、Ni-Mo-Fe合金电极的80.5、197.6倍。方波电位测试表明,泡沫Ni-Mo-Co合金电极的表面积是泡沫镍电极的5.8倍。