目前,不可再生的化石能源的大量使用,引发了能源枯竭与环境污染两大危机。若要解决这两大危机则需要不断探索和发展可再生的新能源,氢能受到广泛的关注与研究源于它的原料来源广、燃烧产物无毒与能量密度高等优点。电化学水分解包含阳极析氧和阴极析氢两个半反应,可利用太阳能或风能等可再生的间歇性能源提供的电能,并防止反应过程中污染物或温室气体的释放,将可持续能源转化为氢气,是解决能源枯竭和环境问题这两大危机非常有前景的一种方法。然而,由于其过程中的动力学缓慢,需要引入高效的催化剂来提高产氢率。尽管铂族金属作为析氢催化剂,钌、铱及其氧化物作为析氧催化剂已经商业化,但是由于它们的地球储量稀缺且价格昂贵,限制了其在电化学水分解中的大规模应用。因此,开发地球上储量丰富、具有高活性和低成本的催化剂有利于提高电化学水分解技术的产氢率,实现大规模应用。在所有报道的非贵金属基催化剂中,过渡金属氧化物（TMOs）由于其地球储量丰富、较好的催化活性、良好的氧化还原能力、易于合成及价格低廉,成为有前途和有吸引力的贵金属催化剂的替代品之一。但是,为了满足实际应用的需求,基于过渡金属氧化物（TMOs）催化剂的催化活性和稳定性仍需进一步提高。在三维泡沫镍基底上构筑催化剂可以直接作为工作电极用于电解水,避免了粘结剂的使用,并且氮掺杂碳和Ni Co O2等助催化剂的引入,可以增加更多的活性位点,提高非贵金属氧化物催化剂的催化活性,促进其本征活性,提供快速的电子传输路径等。本论文以CoxOy作为非贵金属氧化物的典型代表来研究,立足于提高CoxOy的析氧、析氢催化活性,通过层层自组装法、水热法,制备了一系列新型三维助催化剂复合钴基氧化物水分解催化剂,并对催化剂的合成机制、催化机理和催化性能等进行了深入的探究,主要研究内容和结果如下:1.以三维泡沫镍（NF）为基底,聚乙烯亚胺（PEI）、Co2+、2,2′-联喹啉-4,4′-二甲酸盐（BQ）为三个构建块,通过三组分层层自组装法首次在泡沫镍上共形构建了金属-有机复合多层膜结构,并通过热处理获得泡沫镍负载氧化亚钴纳米粒子/氮掺杂碳纳米杂化多层膜（NF@（Co O NP/NC）n）,研究了其生长机理和OER催化性能。结果显示:在0.1 M KOH电解液中,NF@（Co O NP/NC）2的OER电催化性能非常好,其起始电位为1.48 V vs.RHE,过电位(10 m A cm-2)为318 m V,Tafel斜率为46.1 m V dec-1。NF@（Co O NP/NC）2的优异的OER催化活性主要归因于:嵌入导电氮掺杂碳中的超小、高密度和均匀分散的Co O纳米粒子增加了电化学可及的活性位点,互连的氮掺杂碳基体提供了快速的电子传输路径,增强了其导电性,氮掺杂碳作为助催化剂促进了Co O纳米粒子的本征活性。2.NiCoO2具有高的电导率,对*OOH中间体具有适当的吸附能,可以促进OER和有利于产生OER和HER的富氧缺陷。Co3O4可以对其电子和化学结构进行广泛的调整,以进一步改善其OER和HER活性。本工作中,首次合成了具有富氧缺陷的三维泡沫镍支撑的Ni Co O2纳米片阵列和Co3O4纳米线阵列异质结构（Ni Co O2NSA@Co3O4 NWA）双功能催化剂。研究了其OER、HER催化性能和作为双功能催化剂的整体水分解性能,以及具有优异的双功能催化性能的机理。结果表明:NF@Ni Co O2 NSA@Co3O4 NWA具有优异的OER、HER以及整体水分解性能,并且Ni Co O2纳米片阵列对Co3O4纳米线阵列的催化活性有显著地促进作用。