1．目的及意义

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。

基于地球目前丰富的过渡金属资源，目前，非贵金属析氧反应电催化剂越来越受到重视和发展^[3]。如基于镍、铁、钴的化合物（前期报道过的由Ren ZF等人制作的NiFe双层氢氧化物电催化剂，和Shanmugam S等人以泡沫镍为基板生长分级的NiCo₂S₄纳米线阵列的电催化剂等等）^[4,5]。因此近年来以这三种过渡金属为基础，探索增强析氧反应电催化剂性能的方法，成为研究的热点。

最近，过渡金属氮化物由于其高度的化学稳定性以及电导率吸引了巨大的关注，Fan HJ等人合成的钴的氮化物纳米线已经证实了N原子的引入通过电荷转移过程以及可能伴随的结构改性强烈影响金属主体的电子结构体^[6]，过渡金属的氮化物因其独特的电子结构表现出优异的催化活性。

我们希望通过构筑获得氮化物分级多孔纳米线，不仅可以提高材料电导率，而且能够增加催化剂的稳定性以及活性位点。并对所构筑材料进行电催化性能测试，研究OER及HER的催化活性与材料结构之间的关联，探究相应电催化催化机理，为电化学催化领域作出相应贡献。

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2. 研究的基本内容与方案

{title}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：

（1）通过水热合成的方法，在120℃下保温十二小时，从而在泡沫镍基板上构筑镍以及钼的氧化物纳米线前驱体。