摘要
Ni基双金属化合物纳米材料，有大的比表面积和丰富的电化学活性位点，电催化性能优秀，但其易于团聚、载流子迁移率低等影响了其电催化水裂解表现。黑磷（BP）作为一种新二维层状材料，具有高载流子迁移率、带隙可调和高电导率等优势。基于此，本文提出使用二维BP薄片为载体，通过水热法，原位生长Ni基双金属化合物纳米材料，这样既使纳米材料得到有效分散，又能使黑磷得到保护，免遭氧化并提升其结构稳定性。通过两种组元间的协同作用，可全面提升体系的析氧反应（OER）、析氢反应（HER）及全水解反应性能，具体研究内容及结果如下： （1）用水热法制备NiCo2S4/BP纳米复合材料，发现NiCo2S4在BP表面原位生长，其颗粒尺度小，直径约为100nm，分散性好，有利于NiCo2S4暴露更多的反应活性位点。电化学性能实验表明，材料的OER和HER性能得到明显改进，其中NiCo2S4/0.5BP的OER性能最好，在20mA·cm-2的电流密度下，其OER过电位为187.4mV；NiCo2S4/1.5BP的HER性能最好，在10mA·cm-2的电流密度下，其HER过电位仅为146.2mV。但由于S2-对P的氧化作用，使得复合材料结构稳定性受影响，循环稳定性不足，2000圈CV循环过电位衰退较严重。 （2）在碱性环境中，通过水热反应原位合成NiFe-LDH/BP纳米复合材料。对样品进行形貌、结构和电化学性能表征，结果表明，在BP表面原位生长的NiFe-LDH纳米材料，其形貌从原来针状形态，变为致密的无定形态，且对BP完全包覆。由于两种组元的界面形成P-Ni、P-Fe等键，这不仅有利于电荷传递，还能有效提高材料的结构稳定性。电化学实验显示，样品NiFe-LDH/1BP仅需114.4mV的过电位，即可实现20mA·cm-2的OER电流密度，且Tafel斜率仅为64.59mV·dec-1，样品NiFe-LDH/0.5BP需163.2mV的HER过电位，便能达到10mA·cm-2的电流密度，对应Tafel斜率为110.50mV·dec-1。2000圈CV循环，样品NiFe-LDH/1BP的OER和HER过电位仅分别升高了9mV、3.7mV，表现出优异的循环稳定性。 （3）通过水热反应，一步合成NiMoO4/BP纳米复合材料。对样品进行结构、形貌和电催化性能表征，结果显示，纳米NiMoO4材料在BP表面得到充分分散，有利于暴露较多的反应活性位点。电催化性能实验显示：样品NiMoO4/1BP同时具有最佳的OER和HER性能，其在20mA·cm-2和10mA·cm-2的电流密度下的OER、HER过电位分别仅为162.7mV和137.6mV，对应的Tafel斜率分别为60.07mV·dec-1和73.82mV·dec-1；在10mA·cm-2的电流密度下，全水解电压仅为1.55V；2000圈CV循环对应电流密度下的OER、HER过电位和全水解电压分别仅升了5.5mV、3.1mV和0.05V，表现出优异的循环稳定性。
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