用于开发清洁和可持续氢能源的有效技术一直备受关注。为此,一种有效的方法是基于电解水制氢。铂（Pt）基材料拥有极佳的电催化活性和稳定性,但由于其在自然界中含量极少,价格昂贵,因而阻碍了其广泛应用。纳米结构的过渡金属催化剂,价格低廉、电催化活性好、稳定性佳,因而作为贵金属铂的最具前景的替代材料被广泛研究。然而,迄今为止,研发由廉价和地球储量丰富的元素组成的催化剂,开发具有低过电势的高活性电解水产氢催化剂仍然是一项巨大挑战。鉴于此,本文主要研究内容:合成超薄二维碳化钼电催化材料,调控碳化钼微观结构形貌,研究其电解水析氢反应催化反应机理,提高电解水析氢反应催化活性。在纳米层次上设计和构建超薄二维碳化钼表界面结构,调控电解水析氢反应催化活性,降低电解水析氢反应过电势,提高电解水析氢反应电流密度和循环稳定性;采用多种表面和纳米制备手段,结合表界面结构表征、电化学测试和密度泛函理论模拟计算,深入研究二维电催化剂催化活性组分间的催化作用。具体工作和研究结果如下:（1）通过控制三氧化钼（MoO₃）升华和氢气（H₂）还原之间的反应动态平衡,提供了一种简单、经济高效的制备工艺来宏量制备金属钼片。由获得的金属钼（Mo）片作为合成磷化钼（MoP）片的钼源和模板,其在放电反应中表现出良好的活性,具有-88m V的低起始电位,塔菲尔值仅为54.5 m V dec^-1,以及良好的催化稳定性。金属钼片作为通用钼源和模板,利用相似的方法合成了二硫化钼（MoS₂）片和碳化钼（Mo₂C）片,并用密度泛函理论计算了其相应的催化活性。（2）为进一步分析氮掺杂和碳化钼组分对电解水析氢反应活性的影响,通过简便的化学气相还原（CVR）程序并且在所需温度下煅烧制备氮掺杂碳包裹的碳化钼（γ-MoC和β-Mo₂C）异质片（N-Mo_xC@C HSs）。在0.5 M H₂SO₄中详细研究了N-Mo_xC@C HSs的最佳电解水析氢反应电催化活性,其表现出172 m V的低过电势(10 mA cm^-2),塔菲尔斜率仅为60 mV dec^-1,并且具有优异的耐久性。增强的电解水析氢反应活性和催化稳定性是由于异质Mo_xC、氮掺杂和碳包覆所致。特别是,本研究通过界面效应和氢吸附的极性匹配有效地将γ-MoC和β-Mo₂C的各自优点结合起来。（3）为进一步研究分析氮掺杂和二维结构对电解水析氢反应活性的影响,通过制备超薄二氧化钼纳米片,然后碳化掺氮制备氮掺杂Mo₂C纳米片（N-Mo₂C NSs）,获得用于电解水析氢反应的高效无铂基电催化剂。通过结构分析清楚地表明N-Mo₂C NSs的表面完全暴露顶端Mo原子,因此提供了理想的催化剂模型以暴露Mo原子在电解水析氢反应催化期间的作用。通过详细的电化学研究,N-Mo₂C NSs具有电解水析氢反应活性,起始电位为-48.3 mV,塔菲尔斜率为44.5 mV dec^-1,阴极电流密度为10 mA cm^-2时过电势仅为99 mV,具有出色的长期稳定性。理论计算表明,Mo₂C的纳米片结构、氮掺杂和特定的晶相能够产生更多暴露的Mo活性位点。这种合成工艺将有助于理解和优化Mo基电催化剂用于能量转换领域。（4）为进一步研究分析纯相碳化钼组分、碳载体和分级层次多孔结构对电解水析氢反应活性的影响,采用Cu-MoO₂棒为Mo源和Cu模板合成了交联碳网络构成的分级层次多孔碳棒上的Mo₂C（Mo₂C/CLCN）。铜在保护Mo₂C免于过量碳覆盖以提高其电解水析氢反应性能方面起着关键作用。当表征电解水析氢反应活性时,Mo₂C/CLCN表现出-85 m V的低起始电位,塔菲尔斜率为48.2 mV dec^-1,过电势仅为145 mV(10 mA cm^-2),在酸性电解质中具有长期循环稳定性,优于大多数非掺杂纯相Mo₂C。这项工作表明,多元素化合物的原位模板法是合成具有高电化学活性面积和更多催化活性位点的高效电解水电催化剂的有效策略。