氢能作为一种重要的清洁能源,已引起全社会的广泛关注。电解水是获取氢能的有效手段。由于其缓慢的反应动力学,析氧反应(OER)成为了限制水分解能量效率的瓶颈。设计高效的OER催化剂成为了近年来重要的研究方向。结构设计和组成调控是开发高性能催化剂材料的两个重要思路。中空纳米结构可以提供较多的催化活性位点、促进物质的传输,从而有利于电催化性能的提高。廉价的过渡金属基催化剂,由于原料易得、种类繁多、性能优异,已成为电催化领域的研究热点。普鲁士蓝类似物(PBAs)通常含有两种或两种以上的过渡金属元素,不同元素之间的协同效应常会带来更优的催化性能。更重要的是,通过对PBAs进行简单的处理,可以得到多种衍生材料,这些衍生材料不仅继承了 PBAs的组分优势,在衍生处理后导电性往往会得到较大的提升。此外,通过合理的实验方案设计,易于获得中空结构的PBAs及其衍生物材料。本论文中,我们借助阴离子交换反应和阳离子交换反应设计了三种中空结构PBAs,并对相关材料进行了衍生处理,实现了 OER催化性能的有效提升。1.利用ZIF-67空心球为前驱物,通过阴离子交换法获得了一种具有多级中空结构的CoFe PBA,并在氮气中对该材料进行了一系列的热处理。通过对热处理后的样品进行系统的材料表征来探究热处理温度对材料形貌结构和物质组成的影响。在所有热处理的样品中,350℃热处理的样品表现出了最佳的OER催化性能,当电流密度为10 mA cm-2时,过电位仅291 mV。这是因为它不仅维持住了中空结构,还Dibutyryl-cAMP试剂在适宜的热处理条件下转变成了多组分的复合材料。合金和金属单质提供了更多的催化活性位点,也提高了材料的导电性。2.利用碱式乙酸盐作为前驱体,通过阴离子交换法制备了钴、镍含量不同的棱柱状中空CoNiFe PBAs。在350℃下对CoNiFe PBAs进行磷化处理,得到了相应的衍生材料。借助形貌表征探究了钴、镍含量的改变对材料尺寸的影响。当钴和镍的投料比例为3:1时,前驱体具有较小的尺寸,相对应的CoNiFe PBA及其磷化物同样具有较小的尺寸,并表现出了优秀的电催化性能。结合rehabilitation medicine材料的尺寸以及金属元素含量的变化分析了电催化OER性能存在差异的原因。3.通过柠檬酸钠辅助合成了一种中空立方结构的MnFe PBA,并以此为前驱体,利用阳离子交换法制备了一种立方中空结构的MnCoFe PBA。在400℃下对MnFe PBA和MnCoFe PBA进行磷化处理。研究了 Co元素的引入对材料的形貌结构以及电催化性能产生的影响。MnCoFe PBA保持了 BMS-354825MnFe PBA的中空结构,金属钴的引入提供了更多的活性位点。MnCoFe PBA的磷化物在作为OER催化剂时展现出了较为优秀的催化活性和较好的稳定性。