电化学裂解水被认为是推动太阳能等可持续能源从电力向清洁能源氢（H2）燃料转变的一种实用性策略,而实现大规模工业制氢,开发低成本、地球资源丰富、高效、稳定的电催化剂是其中重要的环节。电催化裂解水一般由两个半反应组成,即阳极析氧反应（OER）和阴极析氢反应（HER）。但目前的HER和OER反应动力学缓慢,过电位高。因此探索高活性低过电位的电催化剂具有重要意义。一直以来,为了减少过电位,常用的商业电催化剂都是基于Pt、Ir O2和Ru O2等。而这些基于贵金属电催化剂的高成本、稀缺性严重阻碍了其大规模应用。近年来,地球资源丰富的过渡金属基电催化剂已取得显著进展。其中,过渡金属基电催化剂因其优异的电导率、独特的电子构型、高的电催化活性和稳定的循环性能而受到人们的关注。而对过渡金属基电催化剂的电子结构进行调控,进一步构建结构—电子行为—活性关系,探索设计高丰度、价格低廉、高活性以及性能稳定的电催化剂仍然是其中的关键问题。鉴于此,我们从调控无机纳米材料的能带结构和电子分布等角度出发,设计并合成了一系列铜基纳米复合材料及其异质结构的电催化剂,并将其用于高效、稳定的电化学全解水。本文具体内容具体涉及以下三个方面:1、采用一锅氧化还原反应合成碘掺杂CuS花状微球（I-CuS FMs）双功能电催化剂,用于碱性电解质中的全解水反应。如预期的那样,I-CuS FMs在电催化HER时,仅需71 m V的过电位就能达到10 m A.cm-2的电流密度,而在电催化OER时,当20 m A.cm-2的电流密度时,过电位仅仅只有219 m V。此外,将最优的I-CuS FMs用于双电极碱性电解槽的全解水反应时,当电流密度达到10 m A cm-2时I-CuS FMs的槽电压仅仅只要1.54 V。实验结果和密度泛函理论计算证明适当的I掺杂剂可以促进OER过程中Cu（OH）2活性相的生成并且优化反应中间体的吸附能、促进电催化过程中的电荷转移、增加载流子密度。以极大的提高其电化学性能,同时,优异的电化学性能还可以归因于I掺杂后优化了H*和*OH在I和Cu位点上的吸附,拉曼分析证明了这一点。2、利用泡沫铜为基底设计合成一种CoNi双金属钼酸盐和和铜氧化物的异质结构（Co Ni Mo O4-21/Cu Ox/CF）,并将作为双功能电催化剂用作碱性电解质中的全解水反应。该材料表现出极高的双功能电催化活性,电催化HER时,在电流密度为10m A.cm-2时,仅仅只有一个46 m V的低过电位,另外只需要一个73 m V的低过电位就可以达到100 m A.cm-2的高电流密度;电催化OER时电流密度为10 m A.cm-2时表现出221 m V的低过电,电流密度为100 m A.cm-2时表现出264m V的低过电位。此外,将其用于双电极碱性电解槽的全解水反应时,在50 m A cm-2时,I-CuS FMs的槽电压为1.532 V。实验结果证明了引入Ni形成双金属钼酸盐和钼酸盐包覆铜氧化物的异质结构可以共同对优化活性中心局部电子结构。从而优化活性位点对反应中间体的吸附解吸,极大的提升了其电催化性能。3、设计合成了一种超薄的MoSe2纳米片包覆CuS空心纳米盒的核壳结构（CuS@MoSe2）,形成一种开放的p-n结结构,极大的改善了电子的传质和传导,且具有丰富的活性界面。并将其作为双功能电催化剂用于全p H值下的电化学全解水。在电解质溶液为0.5M H2SO4时,在电催化HER时,当电流密度为10m A.cm-2时仅有一个49 m V极低的过电位,在电催化OER时,当电流密度为10m A.cm-2时仅有一个236 m V极低的过电位。电解质溶液为1M KOH时,在HER过程中电流密度为10m A.cm-2时过电位为72 m V,在OER过程中电流密度为10m A.cm-2时过电位为219 m V。电解质溶液为1M PBS时,在电催化HER时,当电流密度为10 m A.cm-2时仅有一个62 m V极低的过电位,在电催化OER时,当电流密度为10 m A.cm-2时仅有一个230 m V极低的过电位。实验结果证明我们设计合成的CuS@MoSe2/p-n结具有很强的协同作用,其中空间电荷区带正电荷的MoSe2能显著促进析氧反应,带负电的CuS能显著促进析氢反应。