1. 研究目的与意义（文献综述）

现今，人类对化石能源的需求急剧增加，这在导致传统能源材料日渐枯竭的同时也使得人们对能源危机、能源安全以及使用化石能源所导致的环境污染问题的担忧日益增长。如果能高效、环保、低成本地生产氢气——这种安全、清洁、可持续的替代能源，将可解决不断增长的全球能源需求。

电解水制氢是清洁可再生能源发展的重要途径之一。水的电解包括析氢（hydrogen evolution reaction，her）和析氧（oxygen evolution reaction，oer）两个反应。her和oer两个反应的进行均需要消耗极大的能量。相比析氢反应，析氧反应涉及多步质子耦合和电子转移过程，反应过程在动力学上更为缓慢，因此尤其需要高效的电催化剂促进反应进行、降低能量消耗^[1]。面向析氧反应的高效、廉价、长寿命电催化剂的开发对于电解水制氢的发展起着举足轻重的作用。至今为止，发现的最有效的水氧化反应催化剂仍旧是稀有金属元素氧化物，如二氧化铱（iro₂）和二氧化钌（ruo₂）^[2]。然而这些贵重金属的高成本与稀缺严重限制了它们作为高效电水解催化剂的广泛使用。因此开发高效、廉价、长寿命的oer电催化剂具有非常重大的意义。

设计高效、耐用的析氧反应电催化剂的关键原则在于使其具有大量的活性位点、优异的导电性以及稳定的催化活性结构，高效的电催化剂可以加快反应速度、降低过电位，从而减少电能消耗，并保持良好的稳定性。

2. 研究的基本内容与方案

研究内容及目标：本课题拟原位构筑氮化物分级多孔纳米线，研究其在电催化水分解（析氧/析氢反应）中的性能和机理特性，并研究不同高温下的煅烧对最终产物性能的影响。

研究技术方案及措施：

1. 文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势。

2. 构筑氮化物分级多孔纳米线：

3. 研究计划与安排

第1-4周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第5-8周：按照设计方案，制备氮化物分级多孔纳米线。

第9-12周：采用xrd、sem、tem、xps、bet、cv、eis等测试技术对材料的物相、显微结构、元素状态、比表面积、电催化性能等进行测试。

第13-17周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

1. Feng JX, Xu H, Dong YT, et al. FeOOH/Co/FeOOH Hybrid Nanotube Arrays as High-Performance Electrocatalysts for the Oxygen Evolution cReaction [J], Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55 (11): 3694-3698.
2. Chen W, Wang H, Li Y, et al. In Situ Electrochemical Oxidation Tuning of Transition Metal Disulfides to Oxides for Enhanced Water Oxidation [J], ACS Cent. Sci. 2015, 1 (5): 244-251.
3. Walter C, Menezes PW, Orthmann S, et al. A Molecular Approach to Manganese Nitride Acting as a High Performance Electrocatalyst in the Oxygen Evolution Reaction [J], Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57(3): 698 –702.
4. Yu L, Zhou HQ, Sun JY,et al. Cu nanowires shelled with NiFe layered double hydroxide nanosheets as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting [J], Energy Environ. Sci. 2017, 10, 1820-1827.
5. Sivanantham A, Ganesan P, and Shanmugam S. Hierarchical NiCo₂S₄ Nanowire Arrays Supported on Ni Foam: An Efficient and Durable Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen and Hydrogen Evolution Reactions [J], Adv. Energy Mater. 2016, 26, 4661–4672.
6. Zhang YQ, Ouyang B, Xu J, et al. Rapid Synthesis of Cobalt Nitride Nanowires: Highly Efficient and Low-Cost Catalysts for Oxygen Evolution [J], Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 8670 –8674.
7. Thenuwara AC, Cerkez EB, Shumlas SL, et al. Nickel Confined in the Interlayer Region of Birnessite: An Active Electrocatalyst for Water Oxidation [J], Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55 (35): 10381-10385.
8. McCrory CC, Jung S, Peters JC, et al. Benchmarking Heterogeneous Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction [J], J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (45): 16977-16987.
9. Pachfule P, Shinde D, Majumder M, et al. Fabrication of Carbon Nanorods and Graphene Nanoribbons from a Metal–Organic Framework [J], Nat. Chem. 2016, 8 (7): 718-724.
10. Zhang B, Zheng X, Voznyy O, et al. Homogeneously Dispersed Multimetal Oxygen-Evolving Catalysts [J], Science 2016, 352 (6283): 333-337.
11. Ma TY, Dai S, Jaroniec M, et al. Graphitic Carbon Nitride Nanosheet–Carbon Nanotube Three-Dimensional Porous Composites as High-Performance Oxygen Evolution Electrocatalysts [J], Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7281 –7285.
12. Zhao SL, Li M, Han M, et al. Defect-Rich Ni₃FeN Nanocrystals Anchored on N-Doped Graphene for Enhanced Electrocatalytic Oxygen Evolution [J], Adv. Funct. Mater. 2017, 1706018.
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15. Chen PZ, Xu K, Fang ZW, et al. Metallic Co₄N Porous Nanowire Arrays Activated by Surface Oxidation as Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction [J], Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 14710 –14714.