开发低成本的电催化剂用来实现高效HER和OER反应,对于大规模制备氢气等清洁能源至关重要。过渡族金属氧化物成本低廉,环境友好,同时其一般具有较好的OER催化活性,然而,由于金属氧化物本质上电子传导性较差以及较强的氢吸附能,它们在HER催化领域表现不佳,如何提高过渡族金属氧化物的HER本征催化活性是催化剂设计及制备中面临的巨大难题。（1）我们成功利用气相阳离子交换法在碳纤维基底上大面积可控制备了富含氧空位的NiO纳米棒阵列。实验及理论计算表明,通过调节交换温度实现其表面空位浓度的微调,其表面适量的空位浓度能够显著增强其电子传导性,同时促进HER反应动力学,将其应用于碱性HER,获得优异的HER活性及稳定性,在10 mA cm^-2处的过电势为113 mV,Tafel斜率为100 mV dec^-1,经过10 h的稳定性测试后能够保持94%的催化活性,此外,将其应用到全解水装置中,也获得了优于商用Pt+RuO₂催化剂组装的全解水性能,具有良好的应用前景。（2）我们成功利用部分气相双阳离子交换法在碳纤维基底上大面积可控制备了Ni、Zn双元掺杂CoO纳米棒阵列。通过调节交换温度以及Ni、Co双源的比例调控其掺杂量,此外,将双元掺杂CoO纳米棒应用到全解水装置中,其性能也非常优异。