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Fe^III₄ [Fe^II(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]。

然而，由于普鲁士蓝及其类似物通常是由共沉淀方法液相合成，因此材料在电极上的稳定负载尤为关键。相比于使用有机粘接剂负载，电沉积能够实现材料在电极表面的原位沉积，这对于增加电极与材料之间导电性和附着强度，从而提升催化活性是较为有利的。目前，普鲁士蓝及其类似物的电沉积制备主要依靠阳极氧化产生的过渡金属离子与铁氰化钾反应和铁氰化钾在阴极还原出的亚铁氰化钾与过渡金属离子反应。然而，阳极氧化过程中金属的钝化以及阴极还原过程中不可避免的共沉淀副反应等限制了电沉积普鲁士蓝及其类似物的应用^[12]。

因此，基于文献工作，本课题拟对现有电沉积方法进行改良和优化。通过加入络合剂（如乙二胺）稳定铁氰化钾与镍离子的母液，并用电化学方法在惰性电极（如碳纸）上原位沉积普鲁士蓝类似物，以期实现普鲁士蓝类似物在电极表面的可控、高效、原位沉积，并将其应用于电催化析氢析氧领域。采用电化学方法及其它表征手段探讨催化剂制备条件、结构、组成对电催化性能的影响，从而获得一种兼具优异的催化活性和稳定性的电催化剂。

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。

本课题的研究（设计）的基本内容：

（1）在络合剂辅助下利用电沉积方法，合成不同镍基普鲁士蓝类似物；