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能源危机和环境污染是目前人类所必须面对的两大难题,开发新技术、新能源是解决这两个问题的关键,也是科研领域的研究热点,诸如太阳能、风能、生物质能等一系列新能源应运而生,其中氢能作为一种高效清洁的可再生能源,被认为是未来最具发展前景的新型能源载体。在众多制氢的方法中,电解水制氢因其高效、绿色、环保、原料丰富等优点脱颖而出,电解所需要的电能可由太阳能、风能等供给,因此,电解水制氢也是一种重要的能源转换与存储的手段。虽然贵金属（如Pt、Pd、Ru等）具有的优异的催化活性,但是低储量、高成本限制了其大规模应用。开发高效、低成本的电催化剂是电解水的核心,也是今后的工作重点。本研究以磷化钴作为研究对象,以开发低成本、高催化活性、高稳定性的电催化剂为目标,通过调控其形貌、结构,与其他材料相复合等手段,制备出几种优异的磷化钴/碳纳米复合材料电催化剂。主要的研究内容如下:（1）采用溶剂热法和低温热处理,在氮掺杂还原氧化石墨烯表面负载Co3O4纳米颗粒作为前驱体,进一步通过低温磷化将Co3O4转化为CoPx纳米颗粒（约4 nm）（CoPx/N-rGO）。在碱性电解液中CoPx/N-rGO具有极好的电催化析氢性能,起始电位(电流密度1 mA cm-2时的过电势)44 mV,析氢电流密度10 mA cm-2时的过电势仅为104 mV,相应的塔菲尔斜率为65 mV dec-1,并且拥有良好的稳定性。CoPx/N-rGO具有比CoPx/rGO、Co3O4/N-rGO、Co3O4/rGO更好的电催化性能,主要是因为:石墨烯的引入,不仅增强了复合材料的导电性,增大了与反应物的接触面积,而且有利于纳米颗粒的均匀分散,并抑制其在催化过程中团聚、脱落等现象的发生。氮掺进石墨烯生成了吡啶、吡咯等缺陷位,这些缺陷位不仅可以作为成核位点促进纳米颗粒的均匀分散,抑制其过度生长,而且还可以作为析氢反应的催化活性位点,暴露更多的活性位。得益于这种独特结构CoPx纳米颗粒均匀地分布在N-rGO表面,CoPx/N-rGO在碱性条件下具有极好的HER催化活性。本研究为设计制备低成本、高活性复合材料提供了一种通用的方法。（2）采用共沉淀法制备钴的有机金属框架（ZIF-67）,经短时间的水解反应后,再通过低温磷化制备了磷化钴@碳复合多孔纳米片材料（CoP@C）。对其形貌结构和电催化性能进行系统研究发现,原本表面光滑的十二面体ZIF-67经水解后成为表面有孔洞的类球形,磷化后则转变为多孔的纳米片和纳米颗粒,在碱性条件下显示出良好的电催化析氢性能:起始电位50 mV,析氢电流密度10 mA cm-2时的过电势仅为126 mV,相应的塔菲尔斜率为56 mV dec-1,并且具有良好的稳定性。这是因为碳骨架为复合材料提供了良好的导电性;纳米多孔的结构不仅赋予了催化剂足够的电解液渗透和扩散的通道,而且增大了电化学有效面积,能够为催化反应提供更多的活性位点;低温磷化法制备CoP纳米颗粒能够促进质子的吸附,钴/氢化物的生成,而且CoP的颗粒尺寸很小,表面原子数大大增加,意味着活性位的增加。本研究为制备多孔二维纳米复合材料提供了新思路。