1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人类经济社会的不断发展，日益严峻的能源与环境问题促使人们开发更加高效、清洁、可持续的能源来代替传统的化石能源。其中氢能具有高燃烧热和环保等优点，是目前最有希望代替化石燃料的能源之一^[1]。目前，氢气制备主要采用水煤气制氢法、电催化水分解和光催化水分解等工艺。电催化分解水因原料丰富、方法简单、产品纯度高等特点受到了广泛关注^[2]。目前，pt和ruo₂分别是析氢半反应(her)和析氧半反应(oer)最优的电催化剂^[3]，然而贵金属较低的储量限制了电催化分解水的大规模应用。因此，开发非贵金属基电催化析氢析氧催化剂刻不容缓。

现今比较成熟的析氢析氧催化剂主要是过渡金属及其氧化物、磷化物、硫化物、硒化物等^[4-5]。最近，一类古老的化合物，普鲁士蓝(pb)及其类似物(pba)备受瞩目。普鲁士蓝在18世纪被发现，最早作为染料使用。其化学组成为feⁱⁱⁱ₄ [feⁱⁱ(cn)₆]₃，最简式中的fe原子分别与氰基的c、n原子相连，从而构成三维框架结构。而普鲁士蓝类似物则是将fe替换为其他过渡金属（如ni、co、cu等）的物质^[6]。普鲁士蓝及其类似物中丰富的过渡金属种类为发掘其最优电催化水分解催化性能提供了众多可能。

相比于传统的过渡金属化合物，普鲁士蓝及其类似物的优势主要有以下几点：首先，其特殊的三维框架结构极大地提升了催化剂的比表面积，有利于活性位点的暴露和催化反应的进行^[7]；其次，普鲁士蓝及其类似物中过渡金属种类及比例在合成中可控，这对于最大程度实现催化剂的催化活性是至关重要的^[8]；最后，适用于其它常见电催化材料的后处理方法也大部分适用于普鲁士蓝及其类似物，这为引入其它杂原子（如o、n、p、s、se等）从而进一步提升催化活性创造了可能^[9-11]。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的研究（设计）的目标：

（1）利用电沉积方法合成镍基普鲁士蓝类似物，并通过阳极氧化法或高温煅烧法制备其氧化物，对所制备的普鲁士蓝类似物及其氧化物进行表征。

（2）采用电化学表征手段测试其oer性能，探索不同制备条件对oer性能的影响，从而获得一种具有优异催化活性和稳定性的析氧电催化剂和一种高效的催化剂制备手段。

3. 研究计划与安排

第1——2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需药品、仪器。确定方案，完成开题报告；

第3——8 周：按研究方案开展镍基普鲁士蓝类似物电极制备实验，通过阳极氧化法进行后处理，使用电化学方法对制备电极的催化性能进行表征，优化制备条件。

第9——12周：通过高温煅烧法对所制备的镍基普鲁士蓝类似物电极进行后处理，使用电化学方法对制备电极的催化性能进行表征，优化制备条件，比较两种后处理方法的优劣。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] [1]stern, l. a., feng, l., song, f., et al. ni₂pas a janus catalyst for water splitting: the oxygen evolution activity of ni₂pnanoparticles[j]. energy amp; environmental science, 2015, 8(8): 2347-2351.

[2] [2]pu, z., luo, y., asiri, a. m., et al. efficientelectrochemical water splitting catalyzed by electrodeposited nickel diselenidenanoparticles based film[j]. acs applied materials amp; interfaces, 2016, 8(7):4718-4723.

[3] [3]morales-guio, c. g., stern, l. a., hu, x.nanostructured hydrotreating catalysts for electrochemical hydrogen evolution[j].chemical society reviews, 2014, 43(18): 6555-6569.