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随着人类生活和工业、商业活动对于能源的需求越来越大,传统能源的开采难度越来越大,易开采的煤矿、油田不断枯竭,有限的储量现在开始变得可见,不少能源的储量年限只剩下几十年。另一方面,传统能源的消耗对环境产生严重的污染,排放的二氧化碳造成温室效应,二氧化硫和二氧化氮造成酸雨和酸雾,都严重影响健康。同时,化学工业本身尤其是有机化学工业对环境的污染越来越引起人们的关注尽管各国花了大量的资金对污染进行了治理,但即使在先进的工业国效果也是有限的。人们把注意力集中到改进生产工艺和加强管理等措施来消除污染的问题,提出了绿色化学环境保护战略”,开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工艺技术,消除污染源头。因此寻求清洁能源和绿色化学方法具有重要的现实意义。其中,氢气是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时,人们期待的新的二次能源。作为一种理想的新的合能体能源,具有诸多优点;有机电化学合成反应无需有毒的氧化剂和危险的还原剂,其“电子”就是清洁的反应试剂,在反应体系中除原料和生成物外,通常不含其它反应试剂。本论文根据纳米材料的研究现状和发展方向,针对目前所遇到的主要问题,纳米结构的制备、形貌调控和掺杂,探讨通过金属-金属磷化物核壳结构的制备、硫磷化物的元素掺杂,进行催化性能的调控,能够降低电催化析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的过电位;通过对二氧化铅形貌的控制,提高析氧过电位,从而提高有机电催化的电流效率,具体工作如下:（1）我们通过在碳纳米管（CNT）上生长了氧化物前驱体,将氧化物还原后进行部分磷化,得到了金属@磷化物界面催化剂。对于HER,金属@磷化物核壳结构和纯相磷化物在酸中和碱中都表现较好的HER催化性能,并且金属@磷化物核壳结构的材料要优于纯相磷化物的性能,Fe@FeP/CNT、Co@CoP/CNT和Ni@Ni2P/CNT分别需要53 mV、67 mV和114 mV达到电流密度为10 mA cm-2,三者性能达到目前报道的最优秀的HER催化剂行列。对于OER,在较高的过电压下,磷化物会发生相变化,会被氧化成对应的氧化物,即金属@磷化物结构变成了金属@氧化物核壳结构。我们对发生相变化后的样品进行OER测试发现,二者同样具有较好的催化性能,但是与HER不同的是,无核壳结构的催化剂所展示的催化活性高于金属@氧化物核壳结构。对于酸中的核壳结构的优势,我们以Fe@FeP结构为例,通过DFT计算阐明了增强的电催化活性的原因,揭示了由金属-磷化物电子相互作用诱导来提高氢吸附能。（2）我们研究了生长在CNT上的硫磷化铁纳米粒子的材料合成,固态化学,表面结构和HER电催化性能。成功合成和表征了两种具有不同晶体结构,可调P/S比和可调电催化活性的硫磷化铁化合物。我们发现铁磷硫化物可以采用FeS或FeP晶体结构,并且纳米颗粒在表面上富含P。虽然P取代FeS结构中的S原子大大增加了HER电催化活性,但是在FeP中S替代P略微降低了活性。（3）制备了MoS2/CNT和MoP/CNT,并做了相应的掺杂,在不改变本体结构和发生相变的情况下,制得了MoS2|P/CNT和MoP|S/CNT,我们发现,与FeS|P/CNT的实验结论类似的是,在引入P元素后,MoS2|P/CNT的HER性能有很大的提高;而不同于FeP|S/CNT的是,在引入S元素后,MoP|S/CNT的性能同样有明显的提高。具有更多电负性的P原子可以从金属原子吸取电子。带电荷的P可以在电化学HER期间作为捕获带正电的质子的基底。因此,对于活性位点暴露较少的MoS2,我们在其结构中导入P,可以增加活性位点,从而能够大大提高HER催化活性。（4）成功合成了改性的Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2。通过热分解获得SnO2-Sb2O3中间层,该中间层具有很好的导电性,并能够很好地结合钛基底和电沉积的并通过电化学沉积获得的PbO2。苯在改性PbO2的氧化电位相对于Ag/AgCl为+1.8 V。电沉积所得到的具有均匀的金字塔结构的PbO2电极可以只将苯电化学氧化成对苯醌,具有很高的选择性,在含有苯的浓度为0.01 M的0.5 M的硫酸溶液中,苯的最佳氧化温度为75℃,最佳时间为60 min。（5）我们应用水热法成功制备了PbO2/SnO2 NWs/Ti电极。该电极具有3D网状结构,具有很高的比表面积。单个PbO2颗粒的直径约为300 nm。X射线衍射（XRD）可以看出PbO2主要由β-PbO2和α-PbO2组成,导电性和催化性更好的β-PbO2占据主要成分。循环伏安（CV）结果显示甲基橙（MO）可以在电位为+1.3 V（vs.Ag/AgCl）直接被氧化。在室温条件下,初始浓度MO为150 mg/L,pH为5.0,电流密度为15 mA/cm2时,裂解60 min后,COD裂解率可以达到92.7%。同样,制备的PbO2/SnO2 NWs/Ti电极三维电极能够有效地裂解甲基橙,有望在水介质中对其它有机化合物进行电化学氧化裂解。