氢气作为热值高的清洁能源,具有广阔的市场前景。电解水制备氢气是目前最有前景的一种方法。然而,电解水制氢过程中的析氢和析氧反应较大的过电势造成的能量损耗,阻碍了其用于进一步产业化。因此,制备高效、成本低廉且稳定的双功能催化剂并用于全分解水,对能源转化和储存具有重要的意义。近年来虽然以有很多关于双功能水分解电催化剂的报道,但由于其组分单一,很难同时具有极高的析氢、析氧催化活性而影响水分解过程的效率。为此,本论文在本研究室前期工作的基础上,选取具有良好电催化活性的第一过渡系金属镍、铁、钴、铜等为原料制备了具有纳米多孔蜂窝状结构的双功能的异质合金复合催化剂,并对其结构和性能进行了一系列研究。为了制备有利于构建具有3D纳米结构的异质双功能的合金复合催化剂,我们首先以泡沫镍为基板,采用电沉积-阳极去合金化的方法制备了纳米管状Ni（Cu）/NF合金材料,并以此为二次基板,通过对不同电沉积镀液组成、沉积套件的研究,选择性的电沉积超薄镍铁合金沉积于Ni（Cu）纳米管的管壁上侧和表面,而保留底部的Ni（Cu）表面,制得镍铁@镍铜异质合金催化剂（NiFe@Ni（Cu）/NF）。通过SEM、TEM和EDX面扫等表征表明NiFe合金均匀地沉积在Ni（Cu）管壁表面,纳米管之间通过NiFe层相互联结,使其管径变小,约为80～150nm。通过XRD观察到Fe0.64Ni0.36的特征峰,证明NiFe主要以合金形式存在。XPS光谱观察到镍铁氢氧化物的特征峰,表明镍铁共沉积中有少量氢氧化物形成。线性扫描伏安曲线（LSV）结果表明,在1 M KOH溶液中,NiFe@Ni（Cu）/NF催化剂展现出类铂的析氢性能和高效的卓越的析氧性能。在电流密度为10 mA cm-2时,催化剂的析氢和析氧过电位分别为36和209 mV,而塔菲尔斜率仅为41.3和36.7 mV dec-1。同时,催化剂在不同电流密度下的10小时稳定性测试均没有出现明显的电位波动,表现出优良的长期耐用性。进一步研究发现NiFe的沉积保持了 Ni（Cu）独特地蜂窝状多孔结构,超大的电化学活性面积提供了更多的催化活性位点,并且提高了传质速率;另一方面,作为析氢活性组分的Ni（Cu）和析氧活性组分的NiFe合金紧密耦合形成异质结,异质结组分间强烈的协同促进作用提高了催化剂的本征催化活性。EIS测试表明,电极电荷转移电阻减小,说明异质结提高了导电性。优秀的析氢和析氧催化性能使NiFe@Ni（Cu）/NF可以作为双功能催化剂用于全水分解。在双电极槽压测试中,NiFe@Ni（Cu）/NF传递10和100 mA cm-2仅需1.525和1.81V,并且稳定性良好。为了进一步提高NiFe@Ni（Cu）/NF的催化性能,我们将钴元素引入共沉积中,通过控制Co的掺杂量,得到NiCoFe@Ni（Cu）/NF。SEM发现NiCoFe有团聚的趋向,并以纳米球状均匀沉积在Ni（Cu）表面。颗粒状多孔结构进一步增加了电极的电化学活性面积,并且有益于H2从电极表面快速脱附。Co的引入进一步提高了 NiCoFe与Ni（Cu）组分间的协同作用,从而提高了本征催化活性。在电流密度为10 mA cm-2时,NiCoFe@Ni（Cu）/NF的析氢和析氧过电位分别为25和218 mV。特别的,NiCoFe@Ni（Cu）/NF电极在较高电流密度下表现出远超NiFe@Ni（Cu）/NF的催化活性,传递100 mAcm-2电流密度所需的析氢和析氧过电位仅为116和256 mV。在双电极测试中,以NiCoFe@Ni（Cu）/NF同时做阴极和阳极构成的电解池NiCoFe@Ni（Cu）/NF||NiCoFe@Ni（Cu）/NF表现出卓越的双功能催化活性,传递10 mA cm-2所需的槽电压仅为1.512 V,并且能在500 mA cm-2的电流密度下以2.44 V的电压稳定催化全水分解,为催化剂用于实际工业生产提供了可能性。