为了解决化石燃料的大量使用带来的能源危机和环境问题,人们需要去寻找可持续的能源来代替传统的化石能源,例如太阳能、风能、潮汐能和我们大量使用的电能等。鉴于电能在传输和储存方面有很多局限性,我们需要将电能转化为其他可替代的形式,比如氢能。由于氢能具有清洁、可回收、能量密度高、运输和储存便利以及在燃料电池中转化效率高等优点,长期以来被认为是一种理想的能源,电解水是一种大规模生产氢气的有效方法。如果太阳能可以转化为电能,那么我们就能进一步将可持续的太阳能转化为化学能。基于这种方法,发展水分解的电催化剂对提高太阳转化为氢能的效率很有帮助。传统的水分解池由析氢反应(HER)的阴极和析氧反应(OER)的阳极组成。析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的动力学过程,尤其是后者,阻碍了全的水分解的效率,因此需要研究高效的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的电催化剂来提高水分解池的能量转化率。与水还原析出氢气相比,水氧化析出O2(2H20 → 4H+ + 4e-+ 02)是一个复杂的、需要四个电子形成O2的过程,因此析氧反应过程受到缓慢的动力学过程的限制,需要较大的过电势。为了增加反应的速率和/或者降低过电势,需要开发高效的水氧化的电催化剂。人们已经做了很多基于贵金属材料、非贵金属材料甚至是无金属的复合配合物的材料用于电催化产氢、产氧的研究,但是由于贵金属在地球上的储存量有限,阻止了它们大规模的生产和发展,因此廉价的非贵金属体系具有的应用前景引起了人们的研究兴趣。电催化剂可以是能够在电解液中形成均相体系的配合物,也可以是负载到电极上形成的异相体系,与主要是研究析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的机理的均相分子催化剂相比,基于固体材料的电催化剂通常具有更高的活性、稳定性和实用性。考虑到这些因素,基于过渡金属钴、镍的材料,包括磷化物、硫化物、氢氧化物、硒化物等是过去几年中研究电催化析氢反应和析氧反应的热点。本文通过电沉积和溶剂热合成的方法分别得到了基于过渡金属镍和过渡金属钴的电催化剂:(1)通过电沉积的方法得到的NiSe/NF电极材料是一种高效的,既能催化水还原,也能催化水氧化的电催化剂,将NiSe/NF这种经济、易制备、高效、稳定的电极材料同时作为阴极和阳极的电解池,在电压为1.50 V的时候能达到20 mAcm-2的水分解的电流密度;(2)通过溶剂热合成的方法得到Zn掺杂的多孔的花状氧化钴是一种高效的水氧化的电催化剂,在电流密度达到10 mA cm-2时,需要的过电势为330mV,该催化剂在长时间的电解后仍能保持稳定。