电解水是制取氢气的有效技术之一,商用贵金属电解水催化剂由于价格昂贵和稳定性差的缺点限制了其大规模应用。Fe基催化剂不仅价格低廉,而且具有较高的电解水催化潜力,但特殊的电子结构与自身的半导体特性限制了其电解水催化活性。本文以典型的Fe基材料FeOOH作为研究对象,制备了不同类型的FeOOH基复合电催化剂。分别通过表面金属空位调控、界面电荷传输调控与异质界面协同作用调控三种方式研究了FeOOH基复合催化剂的电解水催化性能及其电催化反应机理。首先,利用Al为掺杂元素并结合电化学刻蚀Fe1-xAlxOOH制备了含有Fe空位缺陷的FeOOH（简称D-FeOOH）催化剂,探究了不同Fe空位缺陷量对电催化性能的影响。测试结果表明,Fe空位缺陷一方面改善了FeOOH的电荷传输能力;另一方面调控了其自身电子结构,Fe的总体价态降低以及缺陷附近带有悬键的氧原子增多是其本征电催化活性提升的原因。D10%-FeOOH在10 m A/cm~2处的析氧反应（OER）及析氢反应（HER）过电位分别为314 m V和350 m V。其次,通过将FeOOH与氮掺杂还原氧化石墨烯（N-rGO）复合,实现了OER,HER及氧还原反应（ORR）三功能电催化性能的提升。在OER及HER方面,电流密度为10 m A/cm~2处的过电位分别为306 m V和278 m V;ORR方面,FeOOH/N-rGO复合催化剂的半波电位约730 m V。能谱分析表明,FeOOH中的Fe与N-rGO载体中的吡咯氮存在电子相互作用,从而导致界面电荷传输能力的增强和电催化性能的提升。最后,通过两步法合成了具有三维（3D）纳米结构的FeOOH/Ni3S2异质复合催化剂,探究了异质界面的协同效应对于电解水催化性能的增强机理。该复合催化剂具有很低的过电位,在10 m A/cm~2处的OER及HER过电位分别为185 m V和106 m V;Tafel斜率大大降低表明其反应动力学明显改善,其在10 m A/cm~2处的全解水电位仅为1.53 V,优于商用的贵金属催化剂组合Ru O2|Pt/C（1.56 V）,并且具有非常优异的反应稳定性。通过分析复合催化剂的异质界面结构并结合密度泛函理论（DFT）计算发现,FeOOH与Ni3S2之间的界面协同效应明显增强了碱性OER过程中反应物OH-的吸附并降低了*O到*OOH的反应能垒;而在HER过程中,界面协同作用促进了反应物H2O分子中O-H键的解离并增强了氢中间体(Hads)的吸附,从而提升了电解水的催化活性。