传统化石燃料的大量消耗不仅引发了能源接近枯竭的问题,而且导致了严重的环境污染,因此寻求一种清洁、可再生的能源成为解决问题的关键。氢能由于其能量密度高、安全的副产物水等优点而受到研究者的广泛关注。电解水技术是制氢的一种有效的手段,且电解水的另一产物是氧气,其在冶炼、国防、医疗等方面也具有极其重要的应用。电解水的效率由析氢、析氧两个半反应共同决定,高效的催化剂能大幅提高电解水效率。当前,Pt/C是效率最高的析氢反应(HER)催化剂,Ru O2或Ir O2是效率最高的析氧反应(OER)催化剂,然而它们价格昂贵,储量少,不能广泛使用。因此,开发高效的非贵金属催化剂显得十分重要。过渡金属(Fe、Co、Ni等)储量丰富、价格低廉、催化活性高,本论文从改善材料的形貌、组成和电子结构等方面入手,从而达到优化材料催化活性的目的。本文研究内容分为三个部分:第一、采用一步水热法制备出双金属Ni Fe-MOF-74二维纳米片,利用双金属的协同效应优化催化剂的形貌与电子结构;第二,利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板获得立方体形貌的ZIF-67,掺入铁源后再通过低温磷化处理,制备出具有中空结构的Fe-Co-P纳米箱,并研究了金属铁含量对催化剂性能的影响;第三,采用电沉积技术在泡沫镍上制备出富含缺陷的钼酸盐催化剂,讨论了不同金属钼酸盐对催化剂形貌与性能的影响。论文通过SEM、TEM、XRD、BET、XPS等方法对三种催化剂进行形貌与结构表征,通过CV、LSV、EIS、I-T方法测试评估了催化剂的活性以及稳定性。研究表明,所制得的三种催化剂在碱性条件下同时具有高效的HER和OER性能,是具有应用前景的全水电解催化剂。