解决人类正在面临的能源危机和环境问题一个重要的方法是开发新能源,在这当中电解水产氢作为一种重要的方法受到高度关注,然而电解水的析氢和析氧反应是多电子多步骤反应,给电解水带来很高的过电势和电能耗。降低电解水的过电势和电能耗最直接的方法就是找到能降低阳极析氧反应和阴极析氢反应催化材料。过渡金属化合物作为有潜力的电催化材料,一些策略应用于它们的设计与合成中,多组分催化剂的合成思路为高性能催化剂的发现提供了正确的方向。本论文通过了利用泡沫金属基底采用了水热原位生长的方法合成了析氧和析氢的多组分复合催化材料。具体的内容如下:1.通过了简单的一步水热硫化方法,在Ni₃Fe合金泡沫上合成了用于碱性介质中催化析氧反应的Ni_4.5Fe_4.5S₈/Ni₃S₂微米层状复合材料。得益于双组分化合物的协同效应,催化材料和泡沫基底电阻的降低,微米层状材料表面活性位点的暴露,合成的Ni_4.5Fe_4.5S₈/Ni₃S₂‖Ni₃Fe材料在碱性介质和适合的电流密度条件下表现了优良的催化析氧性能和稳定性,仅需要264 mV的过电势,电流密度就达到了100 mA.cm^-2,并且能在强碱溶液保持最少20小时的稳定。在不久的将来,这种合成策略可以很容易地推广到三维合金基底上不同比例多组分的电催化剂的研究上,打开理解过渡金属化合物材料结构和电催化性能之间关系的一扇门。2.通过了简单的一步水热反应将CoMoO₄纳米片原位长在三维泡沫钴上。得益于材料上CoMoO₄和Co单质的强烈交互作用,提供了更快速的电子通道,合成的CoMoO₄‖Co片状材料的阻抗得到了大幅度降低,催化析氢性能得到了提高,在过电势为187 mV时,电流密度达到了100 mA.cm^-2,在1 M氢氧化钾环境和20 mA cm^-2的电流密度下保持了最少20小时的稳定性,表现出了很高的电化学稳定性。