随着化石能源的急剧减少以及日益严重的环境污染,人类社会对清洁和可持续替代能源的需求已经十分迫切。电催化分解水被认为是一种潜在的零碳污染、环境友好的能源技术。电解水包括两个半反应,分别是析氢反应（HER）和析氧反应（OER）,但是在水电解反应中,无论是OER还是HER的效率都是较低的。因此需要高效催化剂来加速反应速率。目前,公认析氢性能最好的催化剂是贵金属Pt,析氧性能最好的催化剂是IrO₂和RuO₂,然而由于贵金属的稀缺性及其高成本等弊端,限制了贵金属催化剂的实际大规模运用。基于此,本论文设计制备了系列钌-钴基复合催化剂,既保证了催化剂的催化活性,又降低了其运行成本。主要研究内容如下:1、以多孔金属-有机框架化合物（MOF）为模板,通过离子交换-高温热解-表面氧化过程,制备了不同Co/Ru比例的多面体结构金属-金属氧化物@N-掺杂碳（RuO₂-Co₃O₄/CoRu@NC）。在0.5 M H₂SO₄溶液中对其电催化全解水性能进行了测试。结果表明,RuO₂-Co₃O₄/[email protected]在0.5 M H₂SO₄中具有较好的电催化性能。具体表现为在10 mA cm^-2的电流密度下其OER和HER过电位分别为247 m V和141 mV。此外,当用作酸性全水分解的双功能电催化剂时,RuO₂/Co₃O₄-RuCo@NC在仅1.66 V的电压条件下就达到了10 mA cm^-2的电流密度,并具有良好的稳定性,其优异的电催化性能可能是由于RuO₂/Co₃O₄-RuCo@NC体系独特的结构。保留的碳骨架作为保护骨架,不仅可以防止金属组分在酸性介质中聚集和腐蚀,还可以作为活性位点调节剂,优化反应中间体之间的结合能。2、采用与前一章相似的方法,仅改变MOF模板合成过程中的溶剂,将甲醇用水代替,制备了不同Co/Ru比例的树叶状结构金属-金属氧化物@N-掺杂碳（RuO₂-Co₃O₄/CoRu@NC）。借助XRD、SEM、TEM、XPS等表征手段对样品的形貌、结构进行分析。在1 M KOH溶液中对其电化学析氧性能进行了测试。RuO₂-Co₃O₄/[email protected]在10 m A cm^-2时的过电势为168 mV这一数值与之前报道得大部分催化剂相比都是十分优异的。3、将MOF用于Co（CO₃）_0.5（OH）·0.11H₂O/Ti纳米线阵列表面结构改性,采用离子交换-热煅烧方法,制备了不同Co/Ru比例的RuO₂-Co₃O₄/Ti。借助XRD、SEM、TEM、XPS等表征手段对其形貌、结构、组成等进行了分析。在1 M KOH溶液中对其电化学析氧性能进行了测试。RuO₂-Co₃O₄/Ti-32在10 mA cm^-2的电流密度下的过电势为230 mV,塔菲尔斜率为128 mV?dec^-1,且具有较好的稳定性,有一定的实际运用价值。