化石资源的过度消耗和随之带来的环境污染问题迫使我们急需开发和利用可替代化石燃料的可再生的清洁能源。作为一种清洁,高效,安全和可持续的新能源,氢能被视为21世纪最有前景的清洁能源。电解水制氢是解决目前这种困境的一种有效途径。但是电解水过程中过电位的存在使得电解水的能耗较高,因此我们需要开发高活性的析氢反应催化剂和析氧催化剂来降低水分解反应的过电位,从而提高能源转换效率。然而,迄今为止催化效果最好的电解水催化剂均为贵金属材料,这不利于在工业上的大规模应用。因此,迫切需要开发过电位低、且地球上储量丰富的电解水催化剂来改善反应动力学和水电解效率。本文通过在过渡金属基材料中掺入功能氧化物（CeO₂,TiO₂）,以简易的制备方法合成出了性能优异的析氧催化剂Ni（OH）₂·0.75H₂O@CeO₂纳米片和析氢催化剂Co/Co₂P-TiO₂,主要研究结果如下:（1）介绍了一种通过在碳纤维纸上一步电沉积掺入CeO₂的氢氧化镍纳米片作为一种高效的析氧反应电催化剂的方法,以及其在析氧反应中高效的催化性能。在电沉积溶液中关于镍对铈的摩尔比的优化实验显示以镍对铈30:1的比例制备的薄膜具有最好的电催化析氧性能。在引入CeO₂之后,优化后的Ni（OH）₂·0.75H₂O@CeO₂纳米片在析氧反应性能上比使用同种方法沉积的Ni（OH）₂·0.75H₂O纳米片显示极大的增强,在碱性电解液中电流密度为100 mA cm^-2时最低的过电位为320 mV,塔菲尔斜率为126 mV dec^-1。同时,Ni（OH）₂·0.75H₂O@CeO₂纳米片在长时间的高反应速率水氧化过程中被证明具有较好的稳定性和高达92%的法拉第电流效率。（2）介绍了在碳纤维纸上了用TiO₂装饰的Co/Co₂P介孔薄膜作为一种高效的析氢反应电催化剂,以及其在析氢反应中高效的催化性能。低温的磷化将Co部分转化成Co₂P,而Co/Co₂P在碱性媒介中的产氢反应性能可以通过TiO₂负载得到性能的提升。此法得到的Co/Co₂P-TiO₂在电流密度时为20 mA cm^-2的过电位为52 mV,电流密度时为100 mA cm^-2的过电位为96 mV,塔菲尔斜率为34.2mV dec^-1,这足够比得上所有已报道的析氢反应催化剂的性能。同时,这种Co/Co₂P-TiO₂介孔薄膜在长时间的高反应速率水氧化过程中被证明具有出色的长期稳定性和高达93%的法拉第电流效率。