本发明公开了一种CuCoMn多级结构电解水催化材料及其制备方法,属于复合材料制备领域。本发明电解水催化材料的多级结构包括一维碳纳米纤维、原位生长的碳纳米管和金属纳米微粒,利用多级结构可以大大地提高了催化剂在催化过程中的传质能力和电子迁移率,有利于电解液的扩散和气体的脱附,在酸性条件下同时具有十分优异的催化析氢和析氧性能,且析氢速率与商业Pt/C相当,析氧速率远优于商业Pt/C,具有良好的应用前景⊙

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于非贵金属元素CuCoMn的多级结构电解水催化剂及其制备方法，该方法通过静电纺丝法制得CuCoMn纳米纤维，然后在氮源存在下，通过化学气相沉积法，得到CuCoMn/NCNTs电解水催化材料。本发明方法成本低廉，简单易得，所得CuCoMn/NCNTs电解水催化材料在酸性条件下同时具有优异的析氢活性和析氧活性，且稳定性良好。

催化剂的化学组成、形貌等因素都对催化性能的高低有着至关重要的影响。通过调整催化剂的化学组成和设计特殊的纳米结构可以提高催化剂的催化活性。一方面，调整电催化剂的化学组成的一种有效方法是将外来原子掺杂到原有材料中，不同原子间的协同作用有利于提高催化剂的催化活性。另一方面，优化电催化剂的纳米结构可以增加催化剂的活性比表面积。其中，多级结构可以大大地提高了催化剂在催化过程中的传质能力和电子迁移率，从而提高其催化活性。

近年来，由于人口的持续增长引起了能源的快速消耗，此外化石燃料的使用带来的环境污染问题日益严重，人们迫切地希望开发出更多的环境友好型能源。据研究表明，单位质量的氢气燃烧产生的能量高达汽油的2.5倍以上，并且水是氢气燃烧的唯一产物，因此氢气被证明是理想的能源载体。

电催化水解技术因产物纯净、转化效率高、设备简单等而备受关注。室温下水分解的理论电压为1.23V，但是催化反应易受到温度、电解液以及电极材料等的影响，实际所需要的电压往往高于1.23V，过电压的存在会造成过多的能耗。高效的催化剂可以降低反应能垒，加速电催化水解过程。目前，Pt和Ir、Ru的氧化物分别是析氢反应和析氧反应最高效的电催化剂，然而，这些贵金属催化剂不仅价格高昂而且含量稀缺，这大大限制了其商业化应用。此外，为降低整个电解水系统的复杂性和成本，在同一电解液中开发出用于催化析氢反应和析氧反应的高效的双功能催化剂是有较大的市场需求的。

江南大学是教育部直属、国家“211工程”重点建设高校和“双一流”建设高校。学校具有悠久的办学历史、厚重的文化积淀，源起1902年创建的三江师范学堂，历经国立中央大学、南京大学等发展时期；1958年南京工学院食品工业系整建制东迁无锡独立建校，成立无锡轻工业学院；1962年无锡纺织工学院并入无锡轻工业学院；1995年更名为无锡轻工大学；2001年无锡轻工大学、江南学院、无锡教育学院合并组建江南大学；2003年东华大学无锡校区并入江南大学。

学校坚持社会主义办学方向，全面贯彻党的教育方针，依照《江南大学章程》，开展自主办学和现代大学制度建设。学校以“笃学尚行，止于至善”为校训，以“彰显轻工特色，服务国计民生；创新培养模式，造就行业中坚”为办学理念，以建设“世界知名、中国一流、江南风格的研究型大学”为战略目标，深入推进教育教学改革，持续提升办学水平，在人才培养、科学研究、社会服务、文化传承创新、国际交流合作等方面取得长足进步，已逐步建成一所规模结构合理、学科协调发展、教学质量优秀、办学效益显著、社会美誉度高，国内有影响力、国际有知名度的特色鲜明的高水平大学。

本发明的有益效果：

本发明以氨气为氮源，将静电纺纳米纤维经化学气相沉积法煅烧后，得到了一维碳纳米纤维、氮掺杂碳纳米管和金属纳米颗粒构成的多级结构电催化材料，实验方法简单具有可重复性。

本发明利用静电纺丝法和化学气相沉积法相结合的技术制备了一种多级结构电催化剂，其中，金属纳米颗粒作为催化活性位点，原位生成的氮掺杂碳纳米管不仅增大了与电解液的接触面积，而且其与碳纳米纤维的紧密接触也加强了催化反应中的电子传输速率，有利于提高催化活性。

科技成果只有通过实施开发应用，使其转化为生产力，才能取得经济效益和社会效益。成果方目标是将科技成果转化为现实生产力，期待有意愿的企业或合作单位进行合作推广或者进行产品生产。考虑合作转化、许可+合作等转化方式与企业、科学技术研究开发机构和其他组织建立合作关系。