化石燃料的枯竭和能源需求的增加是社会面临至关重要的挑战性问题,发现和开采可替代且地球上充足的能源和设计有效的储能装置就显得尤为迫切。可持续且再生能源（风能,水能和太阳能等）可以用作能源需求问题的替代能源,但重要的是如何将这些可持续且再生能源转化为理想能源（H₂）。制备氢气的方式有化石燃料催化重整制氢、生物质制氢和水分解制氢等方式。其中电化学水分解是用于产生清洁化学燃料（H₂）的最有前途的技术之一,使用高效的电催化剂可以将可再生能源转化为理想的化学能（以H₂的形式）。目前用于析氢反应（HER）的现有技术的贵金属电催化剂如Pt/Ir基化合物被用作具有低过电位的水分解的有效电催化剂,但是它们的高成本和稀缺性限制了它们在商业中的大规模使用。因此,开发高效,稳定,低过电压,廉价和地球丰富的电催化剂,对于实现生成廉价高效的氢气至关重要。过渡金属硫化物与磷化物由于具有极强的导电性、化学稳定性以及高效的催化性能等特性,保证其应用为高效析氢催化剂的要求。纳米阵列结构可以通过减少应力和增强机械柔性来提高材料的稳定性,同时还可以在催化过程中不需要使用高分子粘接剂,有利于活性位点的暴露和活性位点与工作介质的接触,以及原位生长技术有利于增强导电性,从而促进催化作用。因此,本论文从以下三个方面制备铜基硫化物和磷化物纳米阵列催化剂并对其析氢性能进行研究。具体内如下:1.首先,以泡沫铜为基底,通过化学氧化方法在泡沫铜上生长Cu（OH）₂纳米棒,然后采用水热法把Cu（OH）₂转化为Cu₂S,同时在Cu₂S表面负载N掺杂的Mo S₂纳米片从而制备得到Cu₂S/Mo S₂/CF催化剂。扫描电子显微镜证实Cu₂S/Mo S₂纳米棒阵列均匀的生长在泡沫铜基底上,透射电子显微镜和X射线光电子能谱仪分别证实Cu₂S/Mo S₂/CF中存在的异质界面和电子传递是促使其具有高效HER活性的原因。通过电化学测试发现,在碱性条件下Cu₂S/Mo S₂/CF在10和100 m A cm^-2时所需要的过电位仅为91和129 m V,且其具有低的塔菲尔斜率(41 m V dec^-1),表明其在HER中具有较快的反应速率。双电层电容测试显示Cu₂S/Mo S₂/CF具有大的电化学活性面积,且通过计时电位法测试显示其能在碱性介质中稳定工作4 h。2.其次,通过水热法在Cu（OH）₂纳米棒上生长了一层二维纳米片状的镍、钼的层状双氢氧化物阵列,从而制备了中空分层结构复合物,然后采用低温磷化法制备得到中空分层结构的Ni Mo P@Cu₃P/CF电催化剂。SEM和TEM证实了这种独特的三维多孔结构,Ni Mo P和Cu₃P之间的电子相互作用已通过XRD和XPS进行了验证。电化学测试发现,在碱性条件下Ni Mo P@Cu₃P/CF具有高效的电催化析氢性能,其在10 m A cm^-2时所需要的的过电位仅为81 m V,析氢反应动力学是VH反应机理,经过1000次CV循环测试后其电流密度无衰减,且其能在碱性介质中稳定持续电解12 h。3.最后,通过水热法在Cu（OH）₂纳米棒上生长了一层钴、锰的层状双氢氧化物纳米棒,从而制备了中空树状结构复合物。然后采用低温磷化法制备了中空树状分层纳米阵列结构的Co Mn P@Cu₃P/CF电催化剂。将其应用于碱性介质电解水析氢过程,Co Mn P@Cu₃P/CF表现出高效稳定的电催化性能,其在10 m A cm^-2时需要低的过电位（83 m V）,较低的塔菲尔斜率(79.9 m V dec^-1)且能稳定持续电解10 h。