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微生物具有丰富的表面位点和电荷,可以提供丰富成核中心与金属离子相互作用,同时控制着无机结构的成核和生长,在纳米材料制备中常被用作有效的模板。但是对于微生物合成的报道大多是关于杂原子掺杂生物碳的制备,抑或用于碳载体,而对于生物合成金属化合物的报道却很罕见。此外,过渡金属磷化物是一类高效的析氢反应（HER）催化剂,在缓解严峻的能源转化挑战中起着重要的作用,但是这类功能材料的制备通常涉及有毒的磷源试剂,并且释放出大量高度易燃和腐蚀性的含磷尾气。对此,本文选用了价廉、丰富存在且易于培养的酵母菌作为制备金属磷化物基催化剂的原材料,实现过渡金属磷化物的绿色合成和高效电解水析氢研究,并且探讨了酵母细胞与金属间的作用机制,以及析氢反应中催化剂的活性来源。（1）以酵母细胞为模板吸附金属钴离子,以石墨烯纳米片为分离剂以阻止团聚,制备了一种具有多级多孔结构的高活性析氢电催化剂（Co-Co2P@NPC/rGO）,即在石墨烯纳米片上负载的粒径约104.7 nm的Co-Co2P异质纳米颗粒嵌入于氮\磷双掺杂中空结构的多孔碳。在这里,酵母细胞不仅提供了碳源生产碳壳,而且还提供了磷源制备金属磷化物。并且进一步创建了由粉体催化剂组成的无粘结剂的三维（3D）电极,该电极在0.5 M H2SO4电解液中具有优异的析氢催化活性(在61.5 mV的低过电位下可实现10mA cm-2)以及在大电流密度下的催化稳定性(在1000 mA cm-2下可维持20小时)。这项工作提供了一种生物模板法,能够用于合理设计和制备金属或金属化合物@生物碳的3D电极,在能量储存和转换方面具有广阔的应用前景。（2）源于酵母细胞的碳基体结构和对金属的原位磷化,合成了具有三维石墨烯网络框架的气凝胶电催化剂（Ni-Ni3P@NPC/rGO）。相比于使用过量毒性磷源合成金属磷化物,以酵母菌为磷源进行的金属镍原位磷化是一种简单、经济且环保的磷化方式。此外,此催化剂对析氢反应(在10 mA cm-2下具有73 mV的低过电位)和尿素降解反应(UDR,仅1.38 V达到50 mA cm-2)表现出优异的双功能催化性能。进一步,通过石墨纤维刷支撑的三维块体电极（Ni-Ni3P@NPC/rGO/GFB）构建的双电极电解槽实现了高效的尿素基废水电解（HER&UDR）,比电解纯水节省了448 mV的电动势以驱动500 mA g-1的电流密度,该工作实现了在更低输入电压下电催化有机污染物降解耦合产氢。