过渡金属氮化物（TMNs）由于其具有类似于金属单质的物理性质和独特电子结构的化学特性备受关注。将氮元素引入到到过渡金属中,可以使过渡金属d-带电子密度增加并且d-带收缩,从而使得TMNs电子结构类似于贵金属Pd和Pt,态密度跨过费米能级,因此,TMNs也具有类似于金属的导电性和优异的电催化性能。同时氮的引入占据了主金属的间隙位置形成间质合金,从而使得TMNs有比主金属高的耐腐蚀性,这些使TMNs能够很好的适用于酸性或者碱性介质中电催化水分解。此外,TMNs与非金属元素（如碳元素）之间的协同效应使得复合材料周围的电子云密度有所调整,因此基于TMNs的纳米材料往往具有比较大的分散性和更多暴露的活性位点,这些活性位点可以直接提升电催化剂的活性和稳定性。本文文献综述主要介绍了电化学催化水分解的相关原理、TMNs电催化剂的制备方法、TMNs的结构及物理性质以及基于TMNs的纳米材料应用于电化学水分解。本论文中采用简易水热法制备一系列过渡金属基前驱体,再通过氨气热解氮化的方法得到了一系列具有高电催化活性的基于TMNs的纳米材料,这些纳米材料对析氢反应（HER）、析氧反应（OER）表现出优异的催化活性。本论文主要包括以下四个部分:（1）使用聚苯乙烯小球（PSs）作为硬模板,成功合成由纳米片（NPTs）堆积成纳米花（NFWs）、具有三维多级孔结构的Co₂N_0.67(Co₂N_0.67 NFWs)。在目前报道的地球储量丰富的非贵金属元素用于OER催化中,Co₂N_0.67 NFWs呈现出更优异的OER活性。同时,我们通过密度泛函理论（DFT）计算:Co₂N_0.67上从O*到OOH*（*指活性位点）的氧化形成中间体是OER反应中的决速步骤,DFT计算结果从热力学上阐释了Co₂N_0.67比Co_5.47N具有更高的OER催化活性的原因,补充了前期文献报道的富氮氮化物作为OER催化剂性能优异的本质原因。（2）合成了一系列具有不同结构的Co₂N_0.67-C复合材料,并研究了它们的OER催化活性。实验结果证明各种碳载体的特异结构和形貌对所制备的Co₂N_0.67-C复合材料的OER催化效率起到了决定性的作用。尤其是内外壁多孔的中空碳微观（CMFs）载体不仅能促进氮化钴晶体中的氮含量,进一步地提升活性中心的催化活性。而且中空Co₂N_0.67-CMFs复合材料的开放结构,丰富的平面外孔以及分散在内外管壁周围的三相界面,Co₂N_0.67-CMFs还能提供更多的物质传输通道,能够促进OER反应中生成的O₂气泡迅速地脱离催化活性中心。因此,Co₂N_0.67-CMFs复合材料表现出优异的OER催化活性和长期稳定性。（3）合成了一系列金属元素（Fe、Ni、Mn、Zn）掺杂的Co_5.47N纳米片。X射线电子能谱（XPS）分析结果证明掺杂第二种金属Fe、Ni或Mn在Co_5.47N晶体结构中会导致Co的结合能（BEs）值增加,Co的BEs值正移按照以下顺序逐步降低:CoFe（3:1）-N（¹.2 eV）>CoNi（3:1）-N（⁰.4 eV）>CoMn（3:1）-N（⁰.2 eV）。得益于Fe³⁺作为路易斯酸可以有效促进活性位点Co⁴⁺的形成、Fe掺杂进CoFe（3:1）-N有效促进电子传输以及三维多孔纳米花结构有效促进OER过程中气体的释放,因此使得CoFe（3:1）-N催化剂具有超高的OER催化活性和长期稳定性。（4）设计并合成一种新型的具有三维多级孔结构的Ni₃N纳米片/碳纤维/Ni₃N纳米片（Ni₃N/CMFs/Ni₃N）催化剂,Ni₃N/CMFs/Ni₃N的结构具有以下特点:通过多孔的Ni₃N纳米片均匀负载于多孔碳纤维的内壁和外壁。与Ni₃N分别负载于石墨烯（Gr）、碳纳米管（CNTs）以及大孔碳（MPCs）合成的催化剂相比较,Ni₃N/CMFs/Ni₃N用于OER和HER的催化具有更优异的导电性和更高密度的有效活性位点。得益于多孔的Ni₃N@NC NSs、三维多级孔结构以及中空管结构等优势,使得Ni₃N/CMFs/Ni₃N材料有比块状Ni₃N（bulk Ni₃N）、Ni₃N–Gr、Ni₃N–MPCs和Ni₃N–CNTs更加优异的OER和HER催化活性。此外,由于Ni₃N/CMFs/Ni₃N结构中Ni₃N纳米粒子具有碳保护层,所以,其在全水分解催化中具有优异的稳定性。