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随着不可再生能源的匮乏以及环境污染问题日益严重,开发新型能源代替不可再生能源用于生产生活是目前的研究热点。氢能因具有清洁、可再生等优点成为一种重要的新型能源。在诸多氢气的制备方法中,电解水制氢具有绿色环保、操作简单等优势而广受研究。电解水过程,阴极产生氢气（H2）,阳极产生氧气（O2）,理论电势对应于0 V和1.23 V。然而由于电极材料、器件结构、溶液电阻等问题,析氢反应（HER）过电势达到200 mV,析氧反应（OER）达到近300 mV,实际电压要高于理论值。因此本文旨在通过制备廉价易得的过渡金属催化剂用于析氢反应,以及通过尿素氧化反应（UOR）和甲醇氧化反应（MOR）代替OER减少电解水的总能耗,从而达到降低过电势、加快析氢反应进行的目的。本文主要研究内容如下:（1）开发了在酸性体系中具有较好HER性能的催化剂。利用高温反应将Co纳米晶负载到碳载体上（XC-72R,文中简写为C）,硒化后制备得到CoSe2/C纳米晶,并研究了温度对CoSe2/C纳米晶的影响。在0.5 M H2SO4溶液中比较了不同温度焙烧得到的CoSe2/C纳米晶的性能,结果表明珊瑚状的CoSe2/C-650纳米晶具有最好的HER性能,塔菲尔（Tafel）斜率为45.73 mV dec-1,起峰电势为-196 mV参比于可逆氢电极（vs.RHE）,运行40 h保持较好的稳定性、产生氢气的法拉第效率（FE）达98%。CoSe2/C-650纳米晶具有良好的HER性能与CoSe2/C纳米晶独特的珊瑚状结构有关。CoSe2基电催化剂的构建,揭示了温度和析氢反应活性之间的联系,也为相关催化剂的开发提供参考。（2）开发了在碱性体系中可替代OER的UOR催化剂。电解水双极中OER过电势非常高（实际电势达1.5 V）,而UOR所需电势低于OER,可在降解富含尿素的废水污染的同时促进HER的进行。利用回流和热解法制备了Ni0.85Se/RGO（RGO,氧化还原石墨烯）催化剂,在1 M KOH/0.5 M Urea溶液中测试了其尿素电氧化性能,结果证明Ni0.85Se/RGO是一种高效、持久性好的尿素氧化催化剂,在1 M KOH/0.5 M Urea溶液中电势为1.36 V vs.RHE(对应于10 mA cm-2),低的过电势有利于加快析氢反应进行。（3）开发了另一种在碱性条件下可代替OER的阳极氧化反应,即甲醇氧化反应（MOR）,并用不同于Ni0.85Se/RGO的制备方法设计制备了NiSe/RGO纳米晶催化剂。NiSe/RGO的甲醇氧化性能在1 M KOH/0.5 M MeOH溶液中进行,结果表明NiSe/RGO-550的甲醇氧化性能最好,起峰电势为1.35 V vs.RHE低于OER氧化电势。因此,利用甲醇氧化反应代替析氧反应,可以有效降低电解水制氢能耗,从而促进析氢反应的进行,同时甲醇氧化反应也是直接甲醇燃料电池的阳极反应,为燃料电池的发展提供一种有效的催化剂,且甲醇氧化反应也能有效降解富含甲醇的废水污染。