进入21世纪后,开发新型能源代替化石燃料变得日益紧迫。氢能以其超高的能量密度,丰富的来源和无污染的特性,成为最有希望替代传统化石燃料的可再生能源。通过高效的电催化剂将水分解产生氢气是未来可行的途径。目前析氢反应（HER）最好的催化剂是铂（Pt）基催化剂,析氧反应（OER）最好的催化剂是钌（Ru）或铱（Ir）基催化剂。这些催化剂由于地壳中稀有的存储量和高昂的价格难以满足市场需求,这也就限制了氢能源的大规模利用。钴基催化剂因其具有可掺杂原子类型多、长期稳定性好、能实现双功能催化以及价格低廉等优点而得到大家的广泛认可。本文提出将Ru和磷（P）掺入到四氧化三钴（Co₃O₄）纳米阵列中进行改性,以达到改善催化剂性能的目的。具体研究内容如下:首先,本文以泡沫镍（NF）为基底,通过水热法及低温退火法合成了电解水所需的四种催化剂:四氧化三钴/泡沫镍（Co₃O₄/NF）、钴钌氧/泡沫镍（CoRuO/NF）、钴磷氧/泡沫镍（CoPO/NF）和钴钌磷氧/泡沫镍（CoRuPO/NF）。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱等测试方法进行表征,研究了掺杂Ru和P对Co₃O₄/NF形貌、结构的影响,结果表明Ru和P掺杂后对Co₃O₄/NF形貌基本没有变化,以及微量的Ru掺杂就能使样品中Co、O元素的结合能出现一定位移,导致电子密度发生变化,从而引起催化性能的改变。其次,我们研究了CoRuPO/NF催化剂在碱性超纯水溶液、碱性模拟海水溶液和碱性真实海水溶液中的催化活性。CoRuPO/NF在1 M KOH电解液中,电流密度为10 mA cm^-2时的HER过电位仅为54 mV,在50 mA cm^-2时的OER过电位仅为340 mV,体现出优异的HER和OER活性。同时10 h计时电流测试中电流没有发生明显衰减,1000次循环伏安前后线性扫描伏安曲线位移较小,表明该催化剂的稳定性优异。CoRuPO/NF在碱性模拟海水溶液和碱性真实海水溶液中,10 mA cm^-2电流密度下的HER过电位分别为59 mV、65 mV,50 mA cm^-2电流密度下的OER过电位分别为426 mV、442 mV,具有较好的析氢析氧能力。此外,恒定电压下的长时间测试下电流也没有明显变化。较低的过电位以及较好的稳定性说明CoRuPO/NF催化剂可以作为一种直接分解海水的潜在催化剂。这项工作表明Ru和P掺杂剂能够提高催化剂活性位点的本征活性,改善催化剂性能,为未来制备高原子利用率的过渡金属负载泡沫镍催化剂性能提供了有效策略。