针对电催化分解水催化剂活性低、稳定性能差、成本高等问题，以多金属氧酸盐作为前过渡金属源，借助多酸丰富的物理化学性质及其在组成结构等方面的可调变性，通过合理地设计和组装，以及引入后过渡金属，构筑单一金属和前后双金属异质结催化剂，充分发挥组分间的协同作用。使用碳布、泡沫镍等作为自支撑基底，获得了系列钼（钨）基自支撑复合材料，基底的存在使催化剂在电极上均匀紧密固定以及与集流体形成紧密接触，提高电荷传递效率和导电性，从而提高材料的电化学析氢性能。通过先进的测试手段，结合密度泛函理论计算，研究异质结的构建以及前后过渡金属间的协同作用对提高催化剂催化性能的根本原因。由于材料独特的三维结构，提供了更多的活性位点，一方面有利于电子和电荷的传输，另一方面有利于催化剂与电解液的接触以及产生气体的释放，同时催化剂与集流体基底紧密接触，因此将其应用于电催化分解水电极材料时展现出优异的催化活性和稳定性，使用太阳能电池板作为驱动力时在电极表面可以清晰的观察到氢气的产生。结合实验和理论计算结果分析了复合材料的分解水机制。以简单的磷钼酸为前驱体，以碳纤维布为自支撑基底，通过水热反应将MoS2阵列生长到碳布载体上，随后通过磷化处理，制备二硫化钼/磷化钼异质结催化剂，在全pH范围内表现出较好的制氢活性。以钨基多酸与硝酸钴为前后过渡金属源，获得前后过渡金属氮化物异质结，在碱性条件下呈现出较好的分解水活性和稳定性。构建CoO-Mo2N中空异质结异质结用于电催化析氢和析氧。构建Zn掺杂多孔NiCoP纳米片阵列自支撑电极，该自支撑催化剂展现出优异的分解水性能。制备了二维多孔MoP/Mo2N异质结纳米片在宽的pH范围内表现出较好的析氢性能。构建了二维Co-N4/TiN-rGO单原子催化剂并对其催化性能开展研究。制备了多孔Mo2N-CoxN异质结纳米片，展现出优异的电催化分解水性能。相关成果共发表SCI收录研究论文9篇，申请中国发明专利2项，撰写结题报告。本研究为低成本的非贵金属分解水催化剂的制备奠定了实验基础。

黑龙江大学

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