持续增加的能源消耗和低含量的常规燃料已经引起了全球性的关注，而不断增加的二氧化碳排放量导致全球变暖的情况也日益加剧。因此，清洁能源生产技术的发展已成为全球主要的研究重点^[1]。氢能源被认为是一种优良的能量载体，它具有清洁、能量密度高和可循环等优点^[2]。电解水制氢是能源转换、储存和利用过程中的重要技术。电解水制氢主要包括两个电催化反应，即析氢反应（HER）和析氧反应（OER）^[3]。

开发电催化剂是研究HER和OER的重点，而低成本和高电化学稳定性是开发催化剂的研究目标，各种过渡金属（例如Fe、Co、 Ni、V和Cu 等）已经被用于制备性能优异的电催化材料^[4-5]。其中，镍具有价格低廉、元素丰度高、强度高、延展性好、耐腐蚀性高、导热性好和导电率高等优点，被认为是最具有潜在应用价值的非贵金属的HER和OER电催化剂。泡沫镍（NF）^[6]、合金^[7]、氮化物^[8]、磷化物^[9]、氧化物^[10]和金属有机框架（MOF）^[11]形式的镍基电催化剂作为单或双功能材料，对OER和HER表现出非常优异的电催化活性和稳定性。其中，泡沫镍因具有高孔隙率和多活性位点而被大量用于电催化水分解^[12]。

文献报道镍和相邻杂原子之间的高协同效应可以增强材料表面的吸附性能，从而提高电催化性质^[13]。金属铝具有高电子密度和相对较低的成本等特点，因此是一种理想的原位产氢材料^[14]。同时，铜对提高活性材料的利用率和增加比放电容量有很好的效果^[15]。此外，研究表明，复合掺杂可能产生协同作用，使得结构比单独掺杂更稳定^[16]。

基于以上分析，本课题采用电化学沉积法将同时修饰到泡沫镍上，一方面，在酸性或碱性溶液中，Al发生自腐蚀，从而暴露出更多的活性位点和更大表面积^[17-18]；另一方面， 金属复合在一起，电催化性能可以得到提高^[19]。通过改变Cu/Al比例及电沉积的扫速和圈数，得到不同形貌的Cu/Al镍基复合材料电极，采用XRD、XPS、SEM等方法对材料进行表征。以酸性和碱性电解液中，采用线性伏安扫描、循环伏安法等电化学测试方法评估Cu/Al复合材料对HER和OER的电催化性能，以构建一种具有良好电催化活性和稳定性电催化剂。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的研究（设计）目标：

（1）采用电化学沉积法将Cu和Al修饰到镍基电极上，探讨Cu/Al比例对电催化活性的影响，确定最佳混合比例。

（2）探讨电沉积的扫速和圈数对电催化活性的影响，确定最佳扫速和圈数。

本课题的研究（设计）的基本内容：

（1）用电化学沉积法将Cu和Al修饰到镍基电极上，制备Cu/Al镍基复合材料电极；

（2）探讨Cu/Al比例及电沉积的扫速和圈数对复合材料电极的影响，并通过XRD、SEM、XPS、等测试手段对材料进行表征；