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能源的发展不仅左右着社会发展的脚步,而且与我们每个人的生活息息相关。近几十年来随着社会飞速发展,过度开采并利用化石能源在为经济腾飞注入动力的同时,其对生活环境的污染也让我们感到触目惊心。寻求清洁、高效的新能源来为经济的发展注入新活力成为我们这代人必须完成的使命。氢能以其高效、无污染的特性逐渐进入人们的视野。但传统的制氢方式仍然依靠天然气、工业副产品等原料,这种换汤不换药的方式不仅难以持续发展,反而降低了传统能源的利用效率。在此情况下,人们将目光投向了零碳排的电解水制氢。除此之外,近年来光伏行业的快速发展解决了电解水产氢的电能问题,致使电解水过程中阴极和阳极反应过高的过电位成为这一技术大力发展的唯一桎梏,研究并制备经济高效的催化电极来降低反应中的过电位成为亟待解决的问题。本文从制约催化电极的几何因素和能量因素出发,以过渡金属Ni、Co为基础材料,通过化学脱合金、化学气相沉积、吸氧腐蚀以及复合电沉积等方式制备Ni、Co磷化物及其复合电极,并对其进行物理表征和化学测试,比较分析其催化性能优劣的原因。以期制备出经济、高效的催化电极用于实际电解水过程。本文首先通过化学脱合金制备出具有高比表面积的np-NixCo5-x（x=5、2.5、0）作为前驱体;再利用化学气相沉积对得到的前驱体进行磷化处理,得到NixCo5-x-P（x=5、2.5、0）样品。利用XRD、SEM、TEM和XPS等物理手段对磷化前后产物的物相、微观形貌和表面元素价态进行表征;通过LSV、CV和EIS等方法对制备的电极进行电化学HER测试。结果表明,双金属磷化物Ni2.5Co2.5-P具有最佳的HER活性,在10 m A/cm~2电流密度下HER过电位为130 m V,Tafel斜率为93 m V/dec;对其进行CV1000圈稳定性测试后,Ni2.5Co2.5-P同样展现出良好的HER稳定性。如此优秀的HER活性得益于脱合金遗传的双连续纳米多孔骨架结构和磷化后生成的催化活性与导电性俱佳的双金属Ni Co P相。在上述的双金属磷化物Ni2.5Co2.5-P的基础上,通过Fe Cl3与Na NO3混合溶液腐蚀,在Ni Co P骨架表面生长出Fe-Co-Ni-OH,获得3D纳米多孔Fe-Co-Ni-OH/Ni Co P复合电极。借助SEM观察Cl-和NO3-对基体多孔Ni Co P骨架随腐蚀时间的形貌变化,并初步推测其腐蚀过程;借助XRD、TEM和XPS等物理表征手段,确定经腐蚀生成的絮状物质为Fe-Co-Ni-OH;最后对所有腐蚀样品进行电化学OER测试,结合物理表征和测试结果确定最佳的制备工艺为腐蚀1 min,得到了Fe-1 min样。在OER性能测试中Fe-1 min表现出极佳的OER活性,在100m A/cm~2电流密度下OER过电位为321 m V,Tafel斜率为67 m V/dec;对其进行CV1000圈稳定性测试后,Fe-1 min同样展现出极好的OER稳定性。如此优异的OER催化表现得益于多孔Ni Co P骨架良好的导电性和表面生成的Fe-Co-Ni-OH高的本征活性。一体化的自支撑电极在电解水过程中展现出难以弥补的优势。以第一部分制备的双金属磷化物Ni2.5Co2.5-P为原料,通过复合电沉积在S化处理的泡沫镍上获得了3D纳米多孔Ni Co P/Ni3S2/NF复合电极。通过SEM和TEM对沉积后的形貌进行表征。结果显示,沉积后复合电极的表面形貌遗传了多孔Ni2.5Co2.5-P微粒的双连续纳米多孔骨架结构,以此来推测多孔Ni2.5Co2.5-P微粒复合沉积的过程。借助XRD、TEM和XPS对复合电极的相组成、微观结构和表面元素价态进行表征,证明3D纳米多孔Ni Co P/Ni3S2/NF复合电极被成功制备。对制备复合电极过程中的各电极进行电化学HER和OER性能测试。结果显示,Ni Co P/Ni3S2/NF复合电极具有与Pt/C相当的HER活性和优秀的OER活性,在10 m A/cm~2电流密度下HER过电位仅27 m V,Tafel斜率为83 m V/dec;在100 m A/cm~2电流密度下OER过电位为353 m V,Tafel斜率为90 m V/dec;对其进行CV1000圈稳定性测试后,Ni Co P/Ni3S2/NF复合电极同样展现出良好的HER和OER稳定性。这主要得益于一体化的自支撑结构消除了额外的电阻并促使更多表面参与反应;纳米多孔高活性的Ni Co P与Ni3S2的协同效应,提升了电荷转移的同时降低了催化反应的能垒。