氢作为一种绿色环保、可再生的无碳能源载体,被认为是新能源发展的前景之星。电解水是一种商业公认的制氢方法。然而,它受到缓慢的动力学和析氢反应（HER）的大过电位限制。因此,这就需要高效的电催化剂来降低过电位、提高反应效率。贵金属Pt因其低过电位和快速的反应动力学,是目前性能最好的HER电催化剂。然而Pt的稀缺性、高昂的成本极大阻碍了其作为催化材料的应用。Ru作为一种贵金属,价格远低于Pt,但却具有类似Pt的氢键强度和优异的耐用性,并且可以忽略水解离的能垒,被认为是Pt的理想替代物。本论文通过绿色简单的合成方法,合理设计了不同纳米结构和电子性质的Ru基电催化剂,提高了催化剂的析氢性能。并通过电化学测试和多种表征方法,分析了复合材料的结构、电子性质与催化活性之间的关系。本文的主要内容论述如下:通过原位还原的方法用Ru纳米粒子修饰Ni3S2纳米棒阵列。获得的Ru@Ni3S2在碱性介质具有卓越的HER性能,只需要19.8 mV的过电位即可实现10 mA cm-2的电流密度,相应的Tafel斜率为33.2 mV dec-1。原位形成的Ru纳米粒子和吸附的Ru3+是电催化析氢反应的主要原因。在长期的稳定性测试中,Ni3S2纳米棒上吸附的Ru3+会转化为Ru（OH）3,导致电催化活性减弱。这个缺点可以通过聚苯胺（PANI）的进一步表面改性来克服。所获得的PANI-Ru@Ni3S2具有与Ru@Ni3S2相当的HER催化活性,并且呈现出优异的电化学稳定性,能够在电流密度为20 mA cm-2的条件下连续电解35 h。通过水热浸渍和后续的退火过程合成了 Ru纳米粒子修饰的三维MoO2纳米片垛叠结构（Ru@MoO2 NSS）作为全pH通用的析氢电催化剂。在Ru@MoO2 NSS的合成过程中,MoO2纳米片是由Ru3+离子和MoO3纳米片逐层组装而形成的多层堆积结构,其中纳米片是由于RuCl3的刻蚀作用而裂解的纳米管的产物。由于合成过程中独特的结构演变,所获得的Ru@MoO2 NSS在碱性、酸性和中性介质中均表现出了出色的电催化活性。获得10 mA cm-2的电流密度,所需的过电位在1 M KOH中为11 mV,在0.5 MH2SO4中为59 mV,在1 M K-Bi溶液中为41.23 mV。重要的是Ru@MoO2 NSS在全pH电解质中具有非凡的长期稳定性。密度泛函理论计算表明,Ru@MoO2 NSS优异的电催化性能主要是由于Ru和MoO2之间的协同效应使其具有更有利的H2O分子吸附解离行为。通过简单的水热反应和煅烧过程合成富硒态RuSe2（RuxSe）纳米晶作为高效的HER电催化剂。所得到的RuxSe纳米晶在碱性介质中的催化活性在很大程度上取决于煅烧温度。在400℃下获得的纳米晶体（RuxSe-400）表现出最佳的HER活性,以45 mV的低过电位提供10mA cm-2的电流密度,相应的Tafel斜率为31.4 mV dec-1。密度泛函理论计算表明,RuxSe-400催化HER性能的增强可归因于RuSe2纳米晶体表面上过量的Se,它不仅可以降低水解离的能垒,还可以促进电荷转移。