随着社会经济的发展而带来的环境问题,正在侵害人类的健康。为了解决好这一问题,研究人员开始寻找化石能源的理想替代品。氢能是一种清洁,高效的新型能源,备受人们的关注。氢气的来源广,热值高,在使用过程中无有害产物产生,例如二氧化碳（CO₂）。对于电解水制氢来说,这种方法在制氢过程中无有害气体产生,产物容易分离和操作简单安全可靠等,为连续制氢提供了新的方向。而氢能燃烧后的产物又可以重新成为电解水的原料,进而可以实现整体的物质和能量循环利用。进一步研究表明,可以利用可再生能源进行驱动电解水过程,从而达到整个过程的能耗最低,无有害副产物产生,使得这种电解水技术是目前研究的最多,发展最快的制氢技术。但是现今的电解水技术依赖于贵金属催化剂（如铂基,钌基,铱基催化剂）,因此开发高效,稳定和廉价的催化剂是亟待解决的问题。以此为背景,本文围绕如何提高其制氢和电解水效率来展开研究:（1）在这项研究中,利用强还原性的试剂合成富含缺陷的尖晶石型氧化物,并以它为载体,通过MOFs材料（ZIF-8）将异质元素掺杂到尖晶石型氧化物表面。形成氮掺杂碳包覆结构的Fe Ni-A/Co Fe₂O₄-V_O@NC。在1.0 M KOH中于10 m A cm^-2处获低的过电位169 m V,Tafel斜率为98 m V dec^-1。电流密度可以达到800m A cm^-2（过电势:395 m V）。它可以在100 m A cm^-2下稳定测试36小时,并且在3000个CV循环后具有出色的稳定性。通过密度泛函计算表明,随着合金和氮掺杂的碳的引入,Co Fe₂O₄的氢吸附吉布斯自由能更加接近于0 e V,从而加速了其HER的反应动力学。（2）以泡沫镍为基底合成的MOF材料（ZIF-67）为前驱体,通过磷化形成以HER活性强的磷化物异质结为基底,再经过简单的水热处理在其上原位生长OER活性强的LDH,即Ni Fe LDH@Co P/Ni P₃。在碱性条件下具有优异的OER和水分解性能。在1.0 M KOH中仅需要310 m V就可达到100 m A cm^-2的电流密度。当催化剂在电解池中同时充当阴极和阳极时进行水分解实验时,在10 m A cm^-2处的电压仅为1.64V。为了在高电流密度下进行稳定性测试,Ni Fe LDH@Co P/Ni P₃可以在100 m A cm^-2下承受连续275h以上的连续水分解而没有明显的能量损失。