电催化技术,不仅可以在温和条件下实现许多苛刻的化学反应,还可以有效的解决清洁能源时间和空间分布不均匀的问题,更重要的是能实现废弃的电能到化学能的存储以及到高附加值化学品的转化,具有巨大应用潜力。基于铁元素的高储量以及价格低廉的优势,本论文利用掺杂手段对铁基催化剂的性能进行了改性,探索了其在电催化产氨以及电催化海水分解中的应用,并详细研究了催化剂的反应机理,以期对高性能铁基催化剂的定向合成提供可借鉴的合成思路。主要研究内容如下:（1）电化学氮气还原反应（NRR）是一种有吸引力的、可持续的固氮途径,其不仅可以在常温常压下可以实现N≡N的活化,还可以直接利用水分裂产生的质子作为氢源,极大的降低了产氨的生产成本和安全隐患。师法自然,在生物固氮酶的指导下,本文选择了金属铁元素作为催化活性中心,并引入Pt元素作为助催化剂,解决氢供给不足和加氢反应动力学慢的问题,实现了NRR活性的显著增强。以Pt掺杂的MIL-88A为前驱体,通过植酸的可控蚀刻和高温原位碳化工艺,成功制备了具有中空结构的Pt掺杂Fe P/C纳米棒催化剂。在较低的-0.05 V,（相对于RHE）电位下,该催化剂的NH3产率最高,为10.22μg h-1cm-2,法拉第效率（Fe）为15.3%,高于无Pt驱动质子供给效应的Fe P/C纳米棒。密度泛函（DFT）计算结果表明,Pt原子可以作为析氢中心,为NRR中的加氢步骤提供足够的H质子供给,从而解决了氮还原过程中加氢步骤的动力学缓慢问题,从而实现了NRR效率的显著提高。此外,通过衰减的全反射表面增强红外吸收光谱（ATR-SEIRAS）表征,可以观测到催化剂表面吸附水分子的氢氧键弯曲振动峰不断红移动的现象,验证了Pt元素的存在可以实现质子供给,加速反应的动力学过程。（2）海水裂解技术是将海水资源转化为可再生新能源,解决沿海地区能源短缺的重要技术。制备低成本、高性能的铁基催化剂对抵御海水裂解中广泛存在的氯氧化反应具有重要意义。本文在相对温和的条件下,将碳量子点嵌入非晶态磷酸铁负载到泡沫镍上,制备了多活性位点的双功能催化剂a-CQDs-Fe P/NF。非晶态各向异性和暴露多缺陷赋予了a-Fe P可大量附着的活性中心,量子点的嵌入则增强了催化剂的导电性并进一步加固了催化剂的耐久性。更重要的是,量子点的加入在促进活性物质相变的过程中起着推动作用,进而加快了析氧反应（OER）的动力学进程。同样,以a-CQDs-Fe P/NF作为双功能催化剂组合而成的碱性海水电解池,在电流密度为1000 m A cm-2时,电压为1.97 V,达到工业水平的条件下,抵御了氯腐蚀。对比之下,嵌入的碳量子点使得催化剂在200小时内在1000m A cm-2的大电流能够抵御氯气,并保持电信号稳定。基于碳量子点和非晶态磷化铁的协同效应可以保证催化剂的活性,本研究有望为工业海水电解提供经济可行的催化剂设计思路。（3）构筑具有超高的催化活性、拥有庞大电化学活性面积、优异的稳定性的催化剂,成为近年来的研究热点。本章节以石墨烯包覆的泡沫镍为基底,首先在其表面包覆了一层聚多巴胺分子,再通过金属阳离子与多巴胺分子中氮原子的配位作用,制备了具有Fe原子单分散性的NGPF催化剂和少量Pt掺杂的NGPF-Pt催化剂。碱性OER测试表明NGPF电极在500 m A cm-2和1000 m A cm-2电流密度下的过电位为223 m V和254 m V;NGPF-Pt则表现出优异的HER性能,在1000m A cm-2时的过电位仅为63 m V,Tafel斜率更是低至28 m V dec-1,优于大多数已报到的Pt基催化材料。其优异的性能可以归因于石墨烯和聚多巴胺之间存在强耦合作用,其不仅为活性中心原子Fe和Pt的吸附提供了超高的电化学比表面,还可以降低催化反应过程中的电荷传递电阻。此外在500小时内高电流密度下,电解反应仍能保持94%的电信号,具有优异的循环稳定性。