经济飞速发展的同时也导致了严重的环境污染和能源匮乏。氢能作为无污染且可再生的理想新能源,已逐渐成为各国关注并研究开发的热点。通过裂解水制取氢气有着工艺技术成熟,氢气纯度高等优点,是制氢的一种理想途径。然而性能优越的电催化剂如铂、铱等贵金属却因其储量稀缺、开发成本高限制了在工业上的大规模应用。因此,设计并合成高效、稳定且价格便宜的非贵金属裂解水催化剂对于提高电解水工业的电能利用率具有十分重要的研究意义。水解反应可以分为两个半反应,即阴极的析氢反应（HER）和阳极的析氧反应（OER）。由于水的还原与氧化过程中反应途径完全不同,所以开发可以同时促进析氢和析氧反应的双功能电催化剂具有较大的挑战。过渡金属镍、钴的合金及其化合物具有丰富的元素构成和电子价态,表现出优良的电催化活性,且廉价易得。碳布是一种导电性好、灵活性高的纺织品,直接作为支撑电极可促进电子的转移,提高活性材料的利用率。本论文基于金属镍、钴的合金及其化合物,系统地考察了其制备条件、形貌结构、物相成分及其在催化析氢和析氧上的电化学行为。以求获得催化裂解水活性高,过电位低且稳定性好的非贵金属催化剂。具体研究内容如下:1.以Ni盐、Co盐和尿素为原料,通过水热法直接在碳布（CC）上生长均匀发散的Ni-Co前驱纳米针阵列,随后在350℃下硫化形成交联多孔的(Ni_0.33Co_0.67)S₂网络结构((Ni_0.33Co_0.67)S₂ NWs/CC)。Ni_0.33Co_0.67)S₂ NWs/CC作为自支撑电极,在析氢和析氧反应中均表现出十分优异的催化性能,归其原因主要是三维多孔结构充分暴露的活性位点;Ni和Co的协同催化作用;S原子的引入对形貌结构和Ni、Co电子结构的有效调控;以及碳布基底对电子传输速率的提升。基于其双功能催化性能,将(Ni_0.33Co_0.67)S₂ NWs/CC构建成双电极体系应用于碱性环境下催化裂解水,驱动电流密度10 mA cm^-2所需的过电势为1.57 V。2.采用水热还原法制备了不同Co/Ni比例的CoNi合金纳米材料,发现具有发散型枝蔓晶结构的Co_0.75Ni_0.25合金在催化析氢上表现出十分可观的活性。其特殊的分级结构暴露出更多的的活性位点,扩大了与电解质的接触面积,也更利于质子的结合与传递。基于Co_0.75Ni_0.25合金的枝蔓晶结构,进一步地将其在600℃下碳化,获得了表面被氮掺杂碳壳包覆的CoNi合金/CoNiO₂枝蔓晶核-壳结构复合材料（CoNi/CoNiO₂@NC-600/CC）,大大地改善了Co_0.75Ni_0.25合金的催化析氧活性和稳定性。以Co_0.75Ni_0.25合金和CoNi/CoNiO₂@NC-600/CC构建成互补型催化裂解水系统,仅需1.51 V的应用电压即可达到10 mA cm^-2,具有显著的催化性能。3.采用电化学沉积法在碳布基底上生长细致且紧密分布的NiMo合金纳米颗粒,再将聚苯乙烯（PS）微球在其表面自组装得到微球模板,在微球模板上电沉积Co（OH）₂,使Co（OH）₂纳米片在微球模板的空隙中生长,将PS微球溶解后获得了Co（OH）₂空腔阵列覆盖的NiMo合金复合材料（NiMo-Co（OH）₂ CA/CC）。NiMo合金和Co（OH）₂的之间的相互作用促使NiMo合金表面的电子结构发生变化,而以纳米片构成的空腔阵列结构也有效提高了整个电极材料的比表面积,可分布更多的活性位点,使其在催化析氢和析氧上均具有更突出的催化活性和稳定性。在裂解水测试中,达到10 mA cm^-2所需的应用电压为1.54 V,表现出优异的双功能电化学催化性能。