当今社会,能源短缺及环境恶化问题日益严重,新型可再生清洁能源的开发已势在必行。作为一种清洁可再生能源,氢能是代替化石能源的最佳选择之一。电解水制氢作为一种绿色的制氢途径得到广泛研究,然而水分解的两个半反应——析氢反应（hydrogen evolution reaction,HER）和析氧反应（oxygen evolution reaction,OER）自身存在较高反应能垒,缓慢的动力学过程使得实际水分解电压远高于理论电压（1.23V）。因此开发价格低廉且性能优异的催化剂来降低反应能垒,从而降低水分解过电位是电解水制氢的关键。近年来研究者们开发出大量廉价高效的过渡金属基电催化剂（比如过渡金属磷化物、过渡金属硫化物、过渡金属氮化物和过渡金属碳化物等）来替代贵金属电催化剂。目前通过结构工程、界面工程、元素掺杂、缺陷工程等增加催化剂活性位点数量或提高催化剂本征活性成为了提高过渡金属基电催化剂性能的研究热点,但关于同时具有丰富活性位点和高本征活性的过渡金属基电催化剂的研究仍然较少。本文以过渡金属磷化物和过渡金属硫化物为研究对象,通过综合利用纳米结构调控、异质界面构建以及元素掺杂等手段,制备了同时具有丰富活性位点和高本征活性的电催化剂。这些电催化剂展现出优异的HER性能,并对OER表现出一定的催化活性,可进一步用于全解水反应。具体研究内容如下:（1）通过电化学沉积法对镍泡沫（Ni Foam,NF）进行粗糙化处理,以所得粗糙化镍泡沫（Ni/NF）为基底,通过水热和磷化处理原位生长具有多层级孔洞结构的Ni12P5-Ni2P催化剂（Ni-P/Ni/NF）。Ni/NF的3D多层级孔洞结构大大增加了活性位点数量。DFT计算表明Ni12P5-Ni2P异质结构的存在明显提高了Ni-P/Ni/NF的本征催化活性。在丰富活性位点和高本征活性的共同作用下Ni-P/Ni/NF表现出优异的HER性能,在酸性（0.5 M H2SO4溶液）、碱性（1 M KOH溶液）、中性（0.1 M PBS溶液）电解质中分别表现出83 m V、129 m V、112 m V的低过电位（电流密度为10 m A/cm2时）,催化性能超过了许多非贵金属催化剂。（2）以Ni/NF为基底,通过调配溶液中Fe/Co摩尔比,利用水热法可控制备出不同铁掺杂量的Fe-Co-OH/Ni/NF,对其进一步磷化处理得到相应磷化物（Fe-Co-P/Ni/NF）。适量铁掺杂可以调节磷化钴的电子结构,从而提高其本征催化活性。水热溶液中Fe/Co摩尔比为0.1:0.9制备的Fe0.1Co0.9-P/Ni/NF表现出最佳HER性能(η10=31.3 m V);水热溶液中Fe/Co摩尔比为0.3:0.7制备的Fe0.3Co0.7-P/Ni/NF表现出最佳OER性能(η200=300m V)。为进一步研究它们在全解水中的应用,将Fe0.1Co0.9-P/Ni/NF作为阴极,Fe0.3Co0.7-P/Ni/NF作为阳极构建全解水电解池,该电解池仅需1.46V@10 m A/cm2的电池电压即可实现全解水。（3）以Ni/NF为基底,通过简单一步循环伏安法（Cyclic Voltammetry,CV）在Ni/NF上电沉积制备氮掺杂硫化镍电催化剂（Ni-S-N/Ni/NF）。在1M KOH溶液中,Ni-S-N/Ni/NF表现出优异的HER性能(η10=84 m V),且对OER也表现出一定的催化活性(η10=345 m V)。将Ni-S-N/Ni/NF作为双功能电催化剂进行全解水反应,该电解池需要1.71 V@10 m A/cm2的电池电压实现全解水。我们将在后续工作中优化Ni-S-N/Ni/NF的结构以提高OER性能,从而实现高效全解水。