全球经济的快速发展对能源的供给提出了更高的要求,而对传统化石能源的依赖则带来了日益严重的环境问题,由此人们转向了绿色、环保、可再生的清洁能源。其中,氢能源具有零碳排放、适用性强、能源互联载体丰富等优势而备受瞩目。但是氢气的制取、储存等方面正面临着巨大的挑战。除了物理储氢方式外,化学储氢也即通过储氢材料储氢有着稳定、安全的特点,也是值得研究的方向。氨硼烷作为一种高储氢量、稳定、无毒的储氢材料有着广阔的前景,但其安全可控的氢气释放是阻碍其发展的一大难点,因此需要开发适宜的催化剂。另外,电解水制氢方式具有简单、无污染的特点,对氢能的发展和推广也有着重要的意义。可是使用目前商业Pt/C催化剂在电解水过程中需要耗费大量的电能,这也迫使人们寻求更加高效的电解水催化剂。近年来随着先进同步辐射光源的建立带来了具有高亮度、高准直性、能量连续可调的同步辐射光,促使基于同步辐射的表征技术大力发展,为能够从微观层面深入研究材料电子结构、局域结构提供了一个强大的平台,从而更有助于理解材料结构和性能之间的构效关系,进而指导合成高性能的催化剂。本论文主要基于同步辐射X射线吸收谱（XAS）,并结合其他表征手段揭示过渡金属材料在氨硼烷水解和电解水析氢（HER）方面的宏观性能和材料微观结构之间的关系。具体研究内容如下:1.通过简单的两步还原法制备了三元金属催化剂CuCoPtO/RGO,得益于其各组分之间的协同作用和界面相互作用,该催化剂具有高效的氨硼烷水解性能。我们通过XAS和小波变换（WT）研究了催化剂的电子结构及各组分间的协同作用。研究发现,三元催化剂中Co主要起电子给体的作用以形成Co-Pt键,同时调节了 Pt的电子结构;而Cu可以保持催化位点的稳定。另外,从Pt的L3边的原位X射线吸收谱发现,金属态的Pt是水解反应中真正的催化位点,但Pt在空气中会以稳定的氧化态形式存在。还原氧化石墨烯载体也起着促进电荷传输和分散并稳定纳米颗粒的重要作用。该工作为设计新型的三元金属催化剂提供了指导。2.通过两步电沉积制备了一种高效HER催化剂（Fe-PtNiPO）,在1000 mA cm-2的大电流密度下有着超低的过电势和极佳的稳定性。结合XAS和TEM数据表明,催化剂中的PtNi合金是主要的催化位点,并且其周围富集的Ni（OH）2有利于水的快速解离从而产生高浓度的质子源,这些质子直接被吸附到位点上以达到快速的催化反应,因此实现了高的催化效率。另外,催化剂表面的铁氧化物覆盖层保护了内部的催化位点,使得该催化剂能在大电流密度下持续工作,因而有望于工业化应用。3.研究了不同钌镍比的无定形钌镍氧化物纳米片催化剂的结构差异,以及由此带来的碱性电解水析氢性能的变化。实验结果表明Ni对调节整体催化剂结构有着重要的作用,也即Ni含量越高,Ru元素的氧化程度也越高,随之而来的是催化性能的下降。对扩展X射线精细结构谱（EXAFS）的拟合证明,在少量Ni的存在下能够加剧结构的无序程度,这样带来的大量缺陷和不饱和配位键赋予了催化剂超低的HER过电势。这为设计无定形材料提供了一定的思路。