随着环境污染和能源危机的日益严重,发展新型的能源体系以替代化石燃料成为人们的首选。在这些新能源体系中,氢气和氧气往往参与重要的电极反应。然而,多电子-质子过程所需的高能垒严重限制了这些电极反应的进行,需要高效、稳定性好的电催化剂。尽管传统的贵金属催化剂展现出优异的电催化活性,但考虑到成本和地球储存丰度的问题,寻求价格低廉、地球储存丰度高的非贵金属催化剂更能推动可持续性发展。因此,基于铜优异的电化学活性和高储存丰度,本文分别设计了三种铜基非贵金属电催化剂,并用于析氢（HER）或析氧（OER）反应。一、以FeCl₃和CuCl₂的混合溶液为电镀液,通过简单的计时电势法在泡沫镍上同时电沉积Cu和Fe,制备了一种用于OER催化的多孔Fe₂Cu₅Ni电极。在电沉积过程中,Fe（III）和Cu（II）离子分别在泡沫镍上转变为Fe₂O₃和金属Cu,并有少量CuO和NiO生成。当电流密度为10 mA?cm^-2时,Fe₂Cu₅Ni仅需要280 mV的超电势,Tafel斜率仅为50 mV?dec^-1,并具有杰出的催化稳定性。Fe₂Cu₅Ni电催化剂具有出众的催化活性归因于金属Cu和Ni的良好导电性、泡沫镍的三维多孔结构以及Fe₂O₃或Cu的花型纳米结构。二、首先采用恒电势法将铜和铝沉积在泡沫镍上（CuAl/NF）,再将CuAl/NF浸泡在0.5 M H₂SO₄溶液中,使Al被刻蚀掉,从而获得一种3D网络结构的Cu/NF-E电极。对于HER反应,当电流密度为10 mA?cm^-2时,仅需要160 mV的超电势。这出众的催化活性归因于铝腐蚀形成的3D纳米网络结构和合金之间良好的协同效应。该合金电极简单的制备方法和优越的电催化活性为广泛制备非贵金属电催化材料提供了新的有效途径。三、设计制备了一种珊瑚型的HER和OER的双功能电催化剂CoP₃@Cu/Cu。首先通过氢气泡辅助电沉积法在铜板上构建具有珊瑚型结构的铜,并进一步在该结构上电沉积磷化钴,形成CoP₃@Cu/Cu电极。得益于这种的珊瑚型结构、铜良好的导电性和CoP₃的高催化活性,CoP₃@Cu/Cu对全pH值范围内的HER和碱性溶液的OER均表现出优异的电催化活性。达到10mA?cm^-2的电流密度,在酸性、中性和碱性条件下仅分别需要101、323和92 mV的超电势。而达到相同的电流密度,OER所需的超电势为300 mV。而且,在碱性条件下,以CoP₃@Cu/Cu电极为正极和负极,对水分解也有良好的电催化能力,达到10 mA?cm^-2仅需要1.67 V,表明CoP₃@Cu/Cu在电催化水分解方面具有应用前景。