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摘要
氢能具有能量密度高、可循环利用和绿色环保等优点,在国防科技、航天航空、工业生产中已经大量运用。其中,开发用于（光）电催化水分解的先进材料是可再生氢能源研究的核心。虽然贵金属铂（Pt）可作为高效的电解水制氢催化剂,但其高昂的价格和资源的极度稀缺等缺点严重制约了其广泛应用。因此,开发高效的非铂电解水制氢催化剂成为一项十分紧迫的任务。另外,光电化学（PEC）水分解制氢技术能够同时利用太阳能和电能,以及半导体的光催化特性（光照下激发光生电子-空穴对）,将太阳能转换为可以储存的化学能,降低了电解水的能耗,获得了较快的发展。本报告聚焦于高效非铂基电催化剂的开发、新型光电化学催化材料的构建、催化活性关键限制因素的探索,重点开展了以下研究内容:（1）非贵金属碳基电催化剂的制备与其电催化活性的研究,实现柔性、高效的三维碳基析氢电催化剂的构筑;（2）具类铂活性的过渡金属磷化物电催化剂的可控制备,解决具有类铂活性的过渡金属磷化物析氢电催化剂的绿色、安全、可控、可规模化合成等技术难点,并根据密度泛函理论中的量子化学计算,对催化剂的电催化机理进行深入的探究;（3）可见光响应InGaN纳米柱的生长调控及其PEC解水性能研究,并从材料生长、载流子传输动力学、表面工程、界面工程等整体层面进行纳米柱PEC解水性能的优化。
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单位华南理工大学; 材料科学与工程学院
