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导致的环境污染问题的担忧日益增长。氢能具有来源广泛、能量密度高、燃烧产物无污染和绿色可持续的优点，是非常具有应用前景的能源之一。碱性溶液中的电解水制氢可以避免酸雾的产生，进而得到高纯度（gt;99.7%）的氢气，因此吸引了极大的关注。水分解可分为两个半反应：析氢反应（Hydrogen Evolution Reaction, HER）和析氧反应（Oxygen Evolution Reaction, OER），这两个半反应对于全水解的效率都至关重要。HER反应涉及两个电子转移过程，反应过程相对容易进行。而OER反应涉及多步质子耦合和电子转移过程，其反应动力学缓慢，是影响水电解效率的主要原因。因此，为了提高电解水制氢的能量转化效率，研制OER电催化剂成为水电解制氢技术的关键。

迄今为止，研究发现的最有效的电解水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）。这些高效催化剂可以使反应具有较快的反应速率和较低的过电势，然而它们高昂的价格和稀有性限制了其广泛应用。在过去的十余年间，非贵金属基硫化物、硒化物、磷化物和硼化物等OER电催化剂被大量地研究及报道，并取得了长足发展。

对于OER，Co基（Co-based）过渡金属氧化物具有比表面积大的层状结构（暴露较多的活性位点）、较好的导电性、价格低廉且容易制备的优点，可作为理想的OER催化剂。但是这些氧化物的稳定性较差，且活性与贵金属相比仍有较大的差距，所以需要对材料进行适当的改善以提高催化剂的活性和稳定性。研究表明，双金属基催化剂由于具有更多的活性位点，催化活性往往高于单金属基催化剂。

以3d过渡金属Cu、Co为主要研究对象，国内外的科研人员已对Cu-Co、Co-Ni、Co-Mo等双金属基催化剂做了深入研究：

（1）通过水热法和煅烧的两步生长，在泡沫镍基板上构筑了CuCoO纳米线阵列（CuCoO-NWs），其在碱性电解液中表现出了优异的HER和OER催化性能，具有较低的起峰电势和较高的电流密度，在10 mA cm^-2 的析氧起峰电势为1.61 V。由于Cu₂O的生成，使该结构具有良好的HER活性，而OER活性主要是通过反应生成的Co基氧化物和丰富的氧空位实现的。

（2）由于纯Co₃Se₄的催化活性远低于预期，研究人员通过加入硒脲在泡沫钴（Co foam）上合成了具有良好OER活性的单斜晶Co₃Se₄纳米线，其在10 mA cm^-2 的析氧起峰电势为1.59 V。此外，该研究的创新点在于进行了长达3500 h的电流密度为10 mA cm^-2的稳定性测试，经过2000 h的测试后，由原位表征手段证明仍未明显分解，具有优异的电催化稳定性。

（3）通过水热法硒化超薄Ni-Fe基纳米片前驱体，在碳布上成功构筑了Ni-Fe双金属硒化物多孔纳米片。多空结构增大了电化学活性面积并可及时释放电极表面反应生成的氧气泡，其在10 mA cm^-2 的析氧起峰电势仅为1.48 V，具有优异的OER催化性能。该研究通过简单的两步水热合成硒化物，既操作简便又清洁环保。

与此同时，相同金属元素的氧化物、氮化物、磷化物和硒化物由于具有不同的电子结构和活性位点，催化性能也将大不相同。为了研制出高效、廉价且绿色可持续的OER电催化剂，本工作拟采用两步水热法工艺构筑Cu/Co硒化物纳米管阵列，实现Cu-Co基双金属电催化剂的高效析氧活性，进一步结合原位表征等相关技术揭示Cu-Co基双金属电催化剂的析氧催化机理。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：通过优化的水热溶剂热法构筑Cu/Co双金属纳米线前驱体及Cu/Co硒化物纳米管阵列；