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化石燃料的使用导致全球变暖和环境污染等问题日益严重，因此需要加大清洁可持续能源的开发和利用。开发可持续和可再生能源以及高效的能源存储和转换技术对于应对环境和能源挑战至关重要。因此需要加快研究电解水析氢技术，使用“弃电”产生高纯度的清洁能源氢气，持续推动燃料电池和金属空气电池的研究和发展。环境友好且高效的能源转化技术需要依靠低成本、高活性且高稳定性的ORR和HER催化剂来实现。本论文主要通过两种简单的方法低温控制合成了过渡金属氧化物和过渡金属硒化物纳米材料。简单的低温控制合成一方面节约资源，另一方面也保证原材料自身的微观形貌和结构得以保持，同时在原材料的基础上引入氧空位，暴露高能晶面，构建异质结构等以优化材料的微观形貌和结构，使其具有较好的电化学催化性能。
（1）过渡金属氧化物催化剂的微观形貌与结构对催化活性有十分重要的影响。通过在Ar气氛围中低温煅烧Co3O4纳米筛得到CoO纳米筛。低温煅烧使CoO纳米筛仍保持着Co3O4纳米筛超薄，暴露[1—12]高能晶面及较大比表面积等特点。除此之外，煅烧过程中表面产生了大量的氧空位，表明Co3O4纳米筛直接失氧向CoO纳米筛转化。超薄纳米筛结构使CoO具有较强的电子传导能力及丰富的活性位点，因此，其ORR催化活性优于Co3O4纳米筛、商业或者立方体Co3O4转化得到的CoO，而且具有较好的稳定性。
（2）采用水热和低温煅烧两步法成功控制合成了NiSe2纳米颗粒镶嵌在Mn0.8Ni0.2Se纳米片上的独特的三维花状NiSe2/Mn0.8Ni0.2Se异质结构。450℃低温煅烧使前驱物纳米片形貌得以保持且NiSe2纳米颗粒能够在Mn0.8Ni0.2Se纳米片上均匀分散，使材料具有较大的比表面积。NiSe2/Mn0.8Ni0.2Se异质结构具有优异的HER催化活性和较强的稳定性。在电流密度为10mA cm-2时的过电位为71mV，具有较低的Tafel斜率56mV dec-1，优于400℃和500℃煅烧合成产物的催化活性。为两步法低温控制合成具有优异催化性能的过渡金属异质结构提供了思路和依据，有望为过渡金属突破更好更稳定的催化性能及未来替代贵金属催化剂带来新的可能。
（1）过渡金属氧化物催化剂的微观形貌与结构对催化活性有十分重要的影响。通过在Ar气氛围中低温煅烧Co3O4纳米筛得到CoO纳米筛。低温煅烧使CoO纳米筛仍保持着Co3O4纳米筛超薄，暴露[1—12]高能晶面及较大比表面积等特点。除此之外，煅烧过程中表面产生了大量的氧空位，表明Co3O4纳米筛直接失氧向CoO纳米筛转化。超薄纳米筛结构使CoO具有较强的电子传导能力及丰富的活性位点，因此，其ORR催化活性优于Co3O4纳米筛、商业或者立方体Co3O4转化得到的CoO，而且具有较好的稳定性。
（2）采用水热和低温煅烧两步法成功控制合成了NiSe2纳米颗粒镶嵌在Mn0.8Ni0.2Se纳米片上的独特的三维花状NiSe2/Mn0.8Ni0.2Se异质结构。450℃低温煅烧使前驱物纳米片形貌得以保持且NiSe2纳米颗粒能够在Mn0.8Ni0.2Se纳米片上均匀分散，使材料具有较大的比表面积。NiSe2/Mn0.8Ni0.2Se异质结构具有优异的HER催化活性和较强的稳定性。在电流密度为10mA cm-2时的过电位为71mV，具有较低的Tafel斜率56mV dec-1，优于400℃和500℃煅烧合成产物的催化活性。为两步法低温控制合成具有优异催化性能的过渡金属异质结构提供了思路和依据，有望为过渡金属突破更好更稳定的催化性能及未来替代贵金属催化剂带来新的可能。