自20世纪末以来,我们面临着巨大的能源危机和日益严重的环境污染。因而节约有限能源、治理污染是当务之急。电催化反应在能源和环境领域均有广泛的应用,尤其是一些新型的能量转换装置,如燃料电池、金属-空气电池和电解水池,其中涉及氧还原（ORR）、析氧（OER）和析氢（HER）三个电化学反应,由于其催化反应中巨大的反应能垒,通常需要使用催化剂来减少反应势垒,从而降低能耗。常用的催化剂都是贵金属基材料如Pt/C、RuO₂、IrO₂等,但其价格昂贵且含量稀缺。为降低对贵金属的依赖,开发价格低廉且性能优异的非贵金属基催化剂引起了研究者们的广泛关注。以过渡金属（Fe、Co、Ni等）为基础的催化剂具有丰富的活性位点和高的导电性,在电催化科学中非常有潜力来代替贵金属基催化剂,在本论文中,设计、制备了以下三种过渡金属基电催化剂,并对其进行了形貌、结构表征和性能测试,在锌-空气电池和全水裂解的应用中也展示了优异的性能。（一）采用溶剂热法合成了周环含有硫原子的双金属铁钴聚酞菁,在其表面进行二氧化硅包覆,热解后得到由Co₈FeS₈纳米粒子负载的氮,硫共掺杂的碳材料（Co₈FeS₈/NSC）,在该材料中,由于热解时的硅保护,使其活性成分大大保留,在ORR和OER测试中都得到了堪比贵金属的优异性能。以Co₈FeS₈/NSC作为空气电极,组装的锌-空气电池具有较高的峰值功率密度和优异的循环稳定性。（二）使用铜泡沫（CF）材料作为导电基底,通过酸处理和氧化处理后,在其表面原位生长一层周环含有硫原子的铁聚酞菁（FeSPPc）,所得FeSPPc/CF催化剂的电化学性能远高于裸露的铜泡沫材料,鉴于其优异的HER和OER电催化性能和稳定性,使用FeSPPc/CF作为阴极和阳极组装的水电解池展示了优异的全水裂解性能。（三）使用镍泡沫作为导电载体,通过简单的一步水热法在其表面生长了Co₂Fe（CN）₆/Fe₂O₃微球,所得催化剂继承了镍泡沫材料的大孔结构,具有大的电化学活性表面积、高导电性和较小的电荷传递阻力。这些优势使其在电催化HER和OER中具有高的活性。所制备的双功能电催化剂可以应用于水电解并展示了优异的全水电解性能。