1．目的及意义

随着环境污染的加剧和化石燃料的减少，人类面临严重的资源、环境及能源危机，各类新能源和可再生能源的发展成为了世界各国高度重视的问题。目前，新能源的研究热点有太阳能、核能、地热能、风能、潮汐能和氢能等。其中，氢气作为一种清洁、无污染的可再生能源，可有效解决能源问题及环境问题。现有的制氢技术主要有化石燃料制氢、核能制氢、电解水制氢、生物质制氢和光催化制氢等。与其他的制氢技术相比，水电解制氢技术具有工艺简单、技术可靠、易得到高纯度氢气、绿色无污染等优点，而且水是地球上最丰富的资源，这促使研究者们对电解水技术进行更深入的研究。

水的电解一般在电解槽中进行，在电解槽两端加电压，阴极发生析氢反应（Hydrogen Evolution Reaction，HER），阳极发生析氧反应（Oxygen Evolution Reaction，OER）。水电解电解液包括酸性电解液和碱性电解液，但是酸对电解槽及电极的腐蚀性较大，所以工业中一般采用碱性电解液^[1] 。在碱性水电解制氢中，由于受到O₂和H₂的超电势、电解液电阻及其他因素的影响，实际的电解槽电压远高于理论电压。而且阳极的OER涉及四电子的转移和O—O键的形成，要比阴极析氢反应困难许多。从动力学角度来看，当电流显着增加时，HER和OER引起超电势（η）。η不仅浪费了很多能量，而且还会降低水分解速率，不利于氢经济的发展^[2-3]。因此，制备高效催化剂来加速OER进程具有重要意义。

早期电解水的阳极材料主要是Pt、Ir和Ru等贵金属及其氧化物，因为它们具有不易被氧化、析氧超电势低和电解稳定性好等特点^[4]。然而，贵金属的储量有限，成本较高，很大程度制约了电解水贵金属阳极析氧电极的商业化发展^[5]。所以，开发稳定高效且低成本的水分解催化剂对于解决上述问题尤其重要。目前研究者们研究的三个方向是：一是开发高效的非贵金属催化剂来代替贵金属催化剂，如Fe、Co、Ni、Mn和W^[6]；二是控制水分解催化剂的大小和形态，以此来提高单位表面的利用率；三是通过其他活性组分与贵金属的协同作用，来提高贵金属催化剂的单位质量活性。在众多过渡元素金属中，镍基复合材料以其低成本、高储量且高活性备受青睐，镍泡沫在碱性和中性溶液的介质中表现出优异的耐腐蚀性。另一方面，镍泡沫在大气、淡水和海水中是稳定的。此外，镍泡沫还具有良好的导电性和三维结构^[7]。上述特性有利于H₂O与镍泡沫的接触，从而增加了接触面积和水分解的效率^[8]，镍泡沫被广泛作为基板用于催化剂的制备。之前报道的以泡沫镍作为基板的磷化物、氧化物/氢氧化物、硫属化合物以及碳氮化合物都表现出了高的催化活性^[9-12]。

最近研究表明过渡元素硫属化合物在碱性溶液中与相应的氧化物或氢氧化物相比具有更高的OER催化活性，且在相关报道中发现金属杂原子掺杂使OER催化活性进一步提高，这是由与金属的参杂重新排列了催化活性中心的电子云密度，改变了催化剂活化所需要的电势^[13]。目前，过渡金属元素硒化物与其氧化物相比，由于其低的阴离子电负性以及晶格中高的共价性，使其催化性能优异。最近报道的Ni₂Se₃、Co₇Se₈等^[14-16]在碱性条件下都具有高的OER活性，而通过金属杂原子如Co、Fe掺杂后与单纯的二元金属硒化物相比催化活性更高。例如Xiao^[17]等课题组通过两步水热法合成的Fe掺杂NiSe三元化合物在电流密度达到10 mA cm^-2 时的超电势为255 mV，比单纯的NiSe（338 mV）降低了83 mV；Xu^[18]等课题组通过一步水热法制备的Ni-Fe-Se在电流密度达到10 mA cm^-2时的超电势仅有198 mV。

因此，在本课题中，我们以镍泡沫作为基板，通过一步电沉积的方法制备Ni-Fe-Se复合催化剂，并对其制备条件进行优化，得到高效、稳定的OER镍基复合材料催化剂。采用相关电化学方法研究该镍基复合材料的催化性能，探讨不同电解液比例、不同电沉积时间、不同电沉积电流密度与其催化性能之间的关系，以合成一种具有良好稳定性、高催化性能的镍基复合材料催化剂。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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本课题的研究（设计）的目标：

拟采用简单高效的电沉积方法制备镍基复合材料，研究不同电解液比例、不同电沉积时间、不同电沉积电流密度与其催化性能之间的关系，以合成一种具有良好稳定性、高催化性能的镍基复合材料OER催化剂。

本课题的研究（设计）的基本内容：

（1）通过电沉积法制备镍基复合材料；

（2）探讨不同电解液比例对制备镍基复合材料影响，并通过XRD、XPS、SEM等测试手段对材料进行表征；

（3）探讨不同电沉积时间的镍基复合材料对电催化析氧性能的影响；