氢是在整个宇宙中含量最为丰富的物质,它构成了整个宇宙质量的75%,在化石能源日益枯竭的现状之下,氢被称为人类的终极能源。氢能属于二次能源,需要从水或者化石燃料等含氢物质中制得。水是氢的大“仓库”,从水中高效制取氢能,在不久的将来能够大大减少石油、煤矿等不可再生能源的使用。水裂解制氢同时产生氢气和氧气,其中产生氢气的过程是两个电子转移反应,而产生氧气是四电子历程的反应,因此需要更高的能量来克服产生氧气过程中发生的动力学障碍。在探索分解水制氢的技术中,通过电化学和光电化学的手段展开深入研究具有很大的潜力,开发高效的阳极和光阳极催化剂,克服缓慢的水氧化动力学,是分解水制氢的关键。本论文将水氧化催化剂铁钴层状双金属氢氧化物（FeCo-LDH）与二维材料MXene（Ti₃C₂T_x）结合,获得新型复合的水氧化阳极催化剂FeCo-LDH/MXene。MXene纳米片能够有效防止FeCo-LDH的聚集,增加了反应活性位点,使FeCo-LDH/MXene展现出了更高的电子转移能力和更大的电化学活性表面积。由于各个原子之间高效的协同作用,电催化水氧化活性得到明显提升。在电流密度为10mA cm^-2的条件下的过电位仅为268 mV,性能明显优于于FeCo-LDH负载石墨烯或多壁碳纳米管。n型半导体BiVO₄材料由于合适的带隙（2.4 eV）,可以吸收可见光,广泛用于光电催化分解水的研究,但其缓慢的动力学限制了它的发展。本论文将MXene（Ti₃C₂T_x）修饰在多孔半导体钒酸铋电极的表面,利用MXene良好的结构特性和电荷传输特性,来增强BiVO₄的表面空穴传输效率。通过电沉积将过渡金属纳米材料NiOOH修饰在MXene/BiVO₄的表面作为助催化剂。结果表明,MXene与NiOOH的协同作用显著提升了光电极的光电催化水氧化性能。当外加电压为1.23 V vs.RHE,NiOOH/MXene/BiVO₄光电流密度可以达到4.47mA cm^-2。