氢气的热值高且燃烧后只生成水,又可以将水分解二次获得,所以被认为是最清洁的可再生能源。水储量丰富,将水电解(2H2O→2H2+O2)制备H2和O2是最直接和最清洁的方法。目前,析氢(HER)和析氧(OER)活性较好的催化剂分别为Pt和Ⅰr或Ru等贵金属及其衍生物。它们的储量少,且在长期应用时稳定性差,不利于大规模投产和应用。研究发现,太阳光可以和电催化剂表面通过产生光热作用,从而促进电解水时的传质过程来提升工作效率。所以制备高效的OER催化剂并在光辅助照射下进行应用是很好的策略。本文采用球磨方法制备了钴-基单金属和双金属的硼化物和碳化物颗粒,并研究了它们的电催化和光辅助下的电催化性能。主要研究内容如下:1)采用球磨法制备了不同晶体结构的CoB、Co2B和Co3B颗粒。实验结果表明,Co2B具有最佳的OER活性与稳定性,在1mol L-1的KOH溶液中仅需287mV过电势即可驱动10mAcm-2的电流密度,并保持12小时的稳定性。其原因在于Co2B具有适当的Co含量和晶体结构。在光辅助照射下,Co2B的OER活性明显增强。根据材料对光的吸收特性分析了 Co2B的OER活性增强原因。2)采用球磨方法制备了晶体结构的双金属(NixCo1-x)2B颗粒。首次在亲水和疏水环境下进行电化学测试分析,揭示了双金属硼化物活性增强原因是Ni元素对Co催化中心的活化作用。所制备的(Ni0.75Co0.25)2B在1mol L-1的KOH溶液中驱动10mA cm-2的电流密度时的过电势仅为224mV。在光辅助照射下,双金属催化剂的OER活性进一步增强,并根据材料对光的吸收特性分析了 OER的增强原因。3)采用球磨方法制备了晶体结构Co3C基材料。本论文通过在室温下采用NaBH4溶液浸泡含N的Co3C,利用N对B的锚定作用,首次实现了低温条件下B的掺杂。由于B和N均对Co金属中心的电子结构起到调控作用,样品的OER和HER性能均有较大提升,在0.1mol L-1的KOH溶液中驱动OER和在1mol L-1的KOH溶液中驱动HER至10mA cm-2的电流密度时的过电势分别为358mV和154mV。依据材料本征的氧还原活性,以Co3C-NB构建了锌-空气电池自驱动全解水器件,实现了两种器件的联用。此外,在光照辅助下,Co3C-NB的OER活性进一步提高,并根据材料对光的吸收特性分析了 OER的增强机制。4)采用球磨方法制备了晶体结构的(NixCo1-x)3C双金属OER催化剂。所制备的(Ni0.4Co0.6)3C在1mol L-1的KOH溶液中驱动10mA cm-2的电流密度时的过电势仅为323mV。在光辅助照、射下,双金属催化剂的OER活性进一步增强,并根据材料对光的吸收特性分析了 OER的增强原因。综上所述,Co2B具有较好的OER活性,其中Co催化中心的活性可以通过另一种金属Ni的活化作用得到进一步的提升。相比之下,Co3C的OER性能稍差,但是可以通过共同掺杂非金属B和N或者是引入金属Ni来提升。两种材料在可见光范围内均对光有吸收,可以通过光热作用促进电解水时的传质过程来提升电解水的效率。