文献综述（或调研报告）：
三维结构硒化镍的构筑与电催化性能研究
文献综述报告
摘要：析氧反应是电解水、金属-空气电池等装置的核心反应，但其缓慢的反应动力学严重地影响了这些电化学储能系统的发展。因此开发一种稳定、高效且价格低廉的析氧催化剂成为了能源领域的研究热点。泡沫镍可以作为催化材料优良的载体，同时可以是镍基催化材料合成过程中的镍源。本文围绕镍基催化剂的组成和性质，总结了镍基催化剂的5种合成方法，并阐述了硒化镍材料的研究进展。
关键词：硒化镍；电催化；析氧反应
1 前言
近年来，世界工业化进程不断加快，同时伴随着人口数量的增加，导致全球化石燃料等能源消耗量不断增长，生态环境日益恶化。氢能是一种清洁、可再生的绿色能源，其来源广泛，能量密度高，是未来构建以清洁能源为主的多元能源供给系统的重要载体，其开发与利用已经成为新一轮世界能源技术变革的重要方向。电解水制氢是一种高效、环保的制氢技术，通过采用可再生能源或者发电厂产生的多余、不可储存的电能来制备高纯度的氢气[1]。其工艺流程相对简单，产品纯度高，并且还能有效的实现二氧化碳的减排，具有非常广阔的发展前景。
尽管电解水制氢技术有很多优势，但目前技术上所需成本较高，因此离市场化还有很大的距离。在电解水制氢的整个过程中，阴极电极上发生析氢反应，阳极电极上发生析氧反应。在一个标准大气压，298 K条件下，析氢反应（HER）的标准还原电势相对于可逆氢电极为0 V；析氧反应（OER）的标准氧化电势为1.23 V。但在实际过程中，因为电极和连接线的电阻、溶液浓度、电解质扩散阻碍等问题都会影响电极电势，因此往往需要施加更大的电压，超过标准电压的额外电势被称为过电位。过电位的存在，使得电解水制氢方法效率降低、能耗变大，严重影响了其在实际生产中的应用。
为提高反应效率通常需要使用具有催化特性的工作电极来降低反应发生所需要的过电位。目前，以RuO2、IrO2和RhO2等为代表的贵金属氧化物凭借优异的OER催化性能成为商业上使用最广的催化电极材料。然而，贵金属价格昂贵且资源匮乏，始终难以满足大规模的工业需求。因此开发廉价且高效的OER催化电极材料以满足大规模工业应用是亟待解决的问题。近年来，以Fe、Co、Ni为代表的过渡族金属受到研究者的广泛关注，一方面过渡族金属在地壳中拥有较高储量，另一方面过渡族金属Fe、Co、Ni是上述贵金属的同族金属元素，具有与相应贵金属类似的电子结构。因此该过渡族金属及其相关化合物是极具潜力的OER催化电极材料。
传统催化材料大多是粉末颗粒，通过与离子交联聚合物混合后粘附在导电支撑体上作为工作电极。该方法一定程度上会影响到催化材料的催化性能，首先聚合物覆盖在催化剂颗粒表面会遮挡一部分活性位点，其次聚合物粘结剂的使用增加了电极整体的电阻，降低了催化过程中电子的转移速率，从而很大程度上抑制了催化材料的催化性能。为了改善这一缺陷，我们可以直接在某些导电材料基底上生长具有催化活性的材料，制备具有自支撑能力的催化电极。泡沫镍具有三维多孔结构，比表面积较大，且自身具有良好的导电性和强度，非常适合作为催化电极的支撑材料。因此，泡沫镍可以作为催化材料优良的载体，同时可以是镍基催化材料合成过程中的镍源。
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