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为了缓解传统化石能源的枯竭和化石能源燃烧所引起的环境污染问题,探索清洁的可再生能源作为化石燃料的替代品刻不容缓。近年来,科学家们开始大力研究地热能、风能和太阳能等可再生能源的应用,将其视为化石能源的绿色替代品。然而,时间和空间的分布不均严重限制了这些能源大规模的推广和应用。氢气因其能密度高、地球资源丰富且具有环境友好性,是一种很有应用前景的绿色清洁的化石能源替代品,。到目前为止,工业制氢主要以煤制气和蒸汽甲烷重组为主,这些过程不仅能耗大,而且氢气纯度低,污染物或碳排放量大。电解水包括析氢（阴极）反应和析氧（阳极）反应两个反应,其中析氢反应可产生高纯度的氢气。整个电解水反应过程除氧气外,无其他副产物产生,是一种符合绿色化学理念的高效制氢方法。为了克服电解水反应中这两个电化学反应的缓慢动力学,仍有必要探索高效电催化剂。本课题制备了一系列过渡金属磷化物,并在不同环境下研究了它们电解水催化性能。主要的研究内容如下:（1）模拟工业环境中Ni3P/MnOOH双功能催化剂的制备及电解水性能研究。在大电流密度中,同时具备高活性和高稳定性的析氢和析氧催化功能的双功能电催化剂的设计是促进工业电解水产氢发展的动力之一。本章以硫酸镍和硫酸锰、次亚磷酸钠分别为金属源和磷源,通过电沉积和电化学调控在泡沫镍表面制备了Ni3P/MnOOH。在模拟工业条件下(电解质:6.0 mol·L-1 NaOH;温度:60 oC),在电流密度为1000 mA·cm-2时,该催化剂在析氢过程中的过电位仅为268 mV,而析氧过程的过电位仅需341 mV。将Ni3P/MnOOH同时作为阴极和阳极组装成电解槽,在模拟工业条件下,电流密度为10 mA·cm-2时对应的池电压仅为1.53V,同时,在该条件下仍具有较好的稳定性。本章不仅提高了催化剂对析氧反应的催化活性,而且制备了具有良好性能的双功能电催化剂,为其在大规模电解水的实际应用提供了广阔的前景。（2）高活性Ni11（HPO3）8（OH）6/Mn3O4催化剂的制备及其析氢性能研究。尽管设计和开发高效、经济、稳定的析氢电催化剂是一件很有挑战性的工作,对解决能源危机具有重要意义。本章以第三章制备的Ni3P/MnOOH为前驱体,通过电化学活化法制备了Ni11（HPO3）8（OH）6/Mn3O4复合材料（简称NiPi/Mn3O4）。该材料中的Ni11（HPO3）8（OH）6和Mn3O4之间具有很强的界面耦合作用,加速了析氢反应的反应动力学。NiPi/Mn3O4表面具有纳米线和纳米粒子两种微观形貌,显著增加了该催化剂表面和电解质之间的接触面积。同时,晶相与非晶相之间界面的存在,使得NiPi/Mn3O4异质材料具有更快的电子传递速度和更好的稳定性。基于上述特征,在碱性电解质中且电流密度为100 mA·cm-2时,该催化剂的析氢反应过电位仅为84 mV。本研究开发了一种高效稳定的析氢电催化剂,同时为制备催化材料提供了可供参考的方法。（3）高活性的双层CoP/CeO2-FeOxH双功能电催化剂的制备及其电解水性能研究。近年来,磷化钴和羟基氧化铁因其分别具有良好的析氢和析氧催化活性,且原料价格低廉成为了研究者们的重要研究对象。本章通过简单的两步电沉积法制备了双层CoP/CeO2-FeOxH复合材料。其中,磷化钴作为析氢活性材料沉积在低层;而CeO2-FeOxH作为析氧活性材料沉积在表层,通过优化表层的电沉积参数,使其产生部分裂缝,同时生成纳米片等微观结构。此外,二氧化铈的引入使催化剂产生了大量的晶相界面,这些界面的形成不仅促进了材料对析氧反应的催化性能,同时还改善了材料的导电性。在碱性电解质中且电流密度为10 mA·cm-2,CoP/CeO2-FeOxH复合催化电极的析氢反应过电位为37.6 mV,析氧反应过电位为248 mV,电解电压为1.53 V。本研究为高效稳定的双层非贵金属基双功能电催化剂的制备提供了新的合成策略。