1．目的及意义

电催化是当前纳米材料领域和催化领域的研究热点，与能源和环境息息相关。铂基金属催化剂在氧还原反应及电解水析氢反应中都表现出优于其他催化剂的特性，但其储量有限和成本昂贵的缺点严重制约了其在实际商业化中的应用。探寻低成本、高活性和高稳定性的电催化剂成为具有挑战性的工作。目前，MoNi催化剂材料被认为具有替代Pt基贵金属成为优异电解水性能的潜在催化剂，并且得到广大学者的关注。为此研究者们进行了大量的研究：Panyong Kuang等人采用原位化学气相沉积(CVD)制备的Ni-Mo双金属硫化物在大范围的pH内能高效催化析氢，他们发现Ni-Mo双金属硫化物HER活性的优势来自于NiS₂-MoS₂异质结晶格界面的形成所诱导的H₂O的增强离解。Yoshikazu Ito等人将多孔石墨烯与NiMo合金结合，用氮掺杂的石墨烯覆盖多孔双连续NiMo合金的纳米尺度孔洞制备了非贵金属电极。该催化剂不含贵金属，性能与Pt/C电极基本相同，即使在酸性电解液中也能保持其原有的催化活性。Teng Wang等人制备了一种由均匀分布的金属Ni和NiMo₄N₅纳米晶组成的高效稳定的无贵金属HER催化剂，他们制备的两相的纳米晶体Ni-Mo-N催化剂测试得出非常低的过电势，其低成本有望替代铂基催化剂。Jian Zhang等人通过控制Ni原子在Ni泡沫(MoNi₄/MoO₂@Ni)上退火的立方NiMoO₄前驱体上向外扩散而制备一种Ni泡沫上由MoO₂支撑的MoNi₄电催化剂，其性能与铂相当，优于最先进的无铂电催化剂，且具有良好的可扩展性和稳定性，是一种具有广阔应用前景的碱性水电催化剂。

而分级结构MoNi合金材料，由于具有众多的分枝结构，可以暴露出更多表面，提高原子利用效率；其开放的枝状结构有利于快速传质；同时其整体分形结构能有效地分散这些催化剂，避免产生团聚。

基于前期相应工作与探索，本课题主要以具有分级结构的MoNi合金材料作为研究对象。此外，在MoNi合金材料表面引入非金属元素N，不仅可以形成表面缺陷，同时杂原子的引入可以起到调节合金表面原子电荷分布的作用，提高材料的电催化活性。本课题希望制备出暴露催化活性位点多的纳米MoNi基合金材料，提高纳米材料的催化性能，解决催化剂效率以及贵金属用量等问题。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 基本内容

材料制备：通过不同的还原剂与反应条件，制备出N掺杂的纳米MoNi基合金材料。

材料表征： X射线（粉末）衍射仪（PXRD）分析用于测试表征纳米MoNi基合金材料的晶体结构，X射线光电子能谱仪（XPS）测试元素组成与价态变化，电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）测量的Mo、Ni等金属元素的比例，扫描电子显微镜（SEM）表征形貌结构，X射线能谱分析仪（EDS-TEM）测定元素含量和分布。

性能测试：通过电化学工作站测试电催化剂的循环伏安曲线，极化曲线，交流阻抗谱，双电层电容，电化学稳定性等。