不可再生化石能源的使用不仅能够引起潜在的能源危机,而且还会排放大量的温室气体CO2。近年来,全世界各地都在有序推进碳达峰碳中和的工作,试图减少CO2的排放。其中发展绿色能源引起广泛的关注,而氢能作为一种可再生能源,具有高效储存、绿色环保和可持续再生等优点,已经成为众多绿色能源中最有潜力的能源之一。此外,氢能的使用可以从根本和源头上调整、优化产业和能源结构,降低CO2的排放。因此,研发氢能的持续生产必不可少。电解水制氢是一种高效、绿色的制氢方式,它包括两个半反应的过程:阳极会发生析氧反应（OER）和阴极会发生析氢反应（HER）。但是,这些过程依然面临着催化性能低、产氢效率差等问题。本文为解决以上问题,研究了稀土金属元素掺杂和光辅助催化等对电解水催化性能的影响,具体研究内容如下所示:（1）稀土元素镧掺杂镍铁水滑石用于全水解反应及机理研究电解水可以直接产生氢气和氧气,为扩大高纯度氢气的生产方式提供了可能。它由两个半反应组成:阳极析氧反应和阴极析氢反应。开发电催化剂是提高水分离效率的有效途径。二维层状双金属氢氧化物（LDHs）作为丰富、廉价的双功能催化剂,具有与贵金属相似的电催化性能。在此,我们提出了一种简便的瞬时纳米沉降（FNP）合成策略来获得镍铁水滑石（Ni Fe LDH）。在此基础上,通过机械研磨法添加不同含量的稀土元素镧（La）,最终获得La-Ni Fe LDH。由于La和层状金属之间存在协同效应,因此La-Ni Fe LDH表现出优异的全水解性能,在电流密度为10 m A cm-2时,OER的过电位为340 m V,HER性能为57 m V。结合表征、性能和理论计算结果,证实LDH层板的电子结构可以通过La掺杂来调整,降低相应反应中的吉布斯自由能,有利于全水解反应的进行。总的来说,一种易于实施和快速的制备方法为获得性能较好的全水解催化剂提供了一种方便和绿色的途径。（2）催化剂氧化锌/镍铁水滑石的光辅助电解水性能及机理探究随着可再生能源需求的增加,制氢技术成为热点,其中出现了电解水和太阳能的联合作用。本工作通过两步水热法合成了绣球状氧化锌/镍铁水滑石（ZnO/NiFe-LDH）异质结。异质结的合成提高了光响应的范围和强度,从而在理论上满足了电催化和光催化的要求。所制备的ZnO/NiFe-LDH在光辅助电化学性能测试中显示出优异的活性。在全电池中作为分解水催化剂使用时,应用电压为1.632 V,HER法拉第效率为99.1%。此外,从原位拉曼和理论计算结果中可以得出,合成的ZnO/NiFe-LDH具有吸收光能的特性,引入光能可以优化材料的带隙结构,增强基团的吸附能力,从而大大降低了全解水反应所需的吉布斯自由能。综上所述,本工作介绍了二维水滑石异质结材料的合成策略,并提出了光对材料性质和电化学反应影响的理论和实验研究。并且还认为,未来制氢的一个重要方向是光辅助电解水。