摘要
电解水制氢（包括淡水电解和海水电解）是一种清洁的能量转换技术。然而，动力学缓慢的析氧反应（OER）需要较高的过电位，严重制约着电解水的能量转化效率。使用高效的催化剂能够降低OER的过电位，进而提高电解水的效率。目前，贵金属催化剂如RuO2、IrO2是最先进的OER催化剂，但是它们资源稀缺，价格昂贵，难以实现大规模应用。因此，寻找并制备高性能的非贵金属OER催化剂是十分必要的。过渡族金属磷化物（TMPs）因其低廉的价格、良好的电化学活性和稳定性以及易于制备等优点，具有取代贵金属催化剂的潜力。鉴于此，本文选取TMPs为研究对象，通过功能性基底的引入、自支撑异质结的构筑制备了两种TMPs基的催化剂并分别研究了它们在淡水和海水溶液中的电催化OER性能，具体工作如下： 1.以Ti3C2MXene为导电基底，通过水热生长和低温磷化策略在其表面偶联了NiFeCoP纳米颗粒（NiFeCoP/MXene）。在NiFeCoP/MXene中，得益于MXene表面的负电基团，NiFeCoP能够均匀地分布在MXene表面，促进了活性位点的暴露和电荷的转移。此外，电负性大的MXene和P物种诱导了高价金属位点的产生，有助于OER本征活性的提高。在1MKOH溶液中，该催化剂表现出良好的OER性能，仅需240mV的过电位就能达到10mAcm-2，并且具有超过40h的电解稳定性。 2.采用水热-磷化-溶剂热三步工艺在泡沫镍（NF）上制备了自支撑FeMo@Ni2P/NF异质结催化剂。在碱性海水溶液中测试了其电催化OER性能，实验结果显示，FeMo@Ni2P/NF能在370mV的过电位下获得1000mAcm-2的大电流密度。此外，FeMo@Ni2P/NF||FeMo@Ni2P/NF电极对可以进一步用于整体海水电解，在1.91V的电压下能提供500mAcm-2的工业级电流密度，表现出更高的实际应用价值。同时，由于自支撑电极良好的稳定性和异质结间的协同作用，该电解槽在长时间海水电解过程中依旧保持较高的催化活性。
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