氢能是一种能量密度高、清洁绿色无污染的可再生能源。目前电解水制氢是最具潜力的氢气制备方式。在电解水催化剂中,钴基化合物催化剂具有储量丰富、成本低廉及种类多样等特点,通过调控钴基化合物催化剂的微观形貌、化学成分以及电子结构等性质,可以有效提升电催化活性。在电催化剂的改性策略中,杂原子掺杂和异质结构构建是两种简单高效的方式。金属原子掺杂可以影响基体的电子结构,改善过渡金属基材料的电子转移能力及本征催化性能。而异质结构构建是两种或者多种具有不同物理化学特性的材料复合,在界面处形成协同作用,增加催化活性。因此,本工作分别通过杂原子掺杂和异质结构构建的方式对钴基化合物催化剂进行改性,并研究其电化学性能影响机制,主要研究内容如下:采用水热结合热处理的方法在碳布表面制备Mo掺杂Co O多孔纳米片,研究了Mo掺杂含量对Co O微观形貌及其电催化析氧反应性能的影响,并通过第一性原理计算研究了Mo掺杂提高Co O的OER催化性能的机理。结果显示Mo掺杂能够诱导Co O由针状结构向多孔纳米片状结构转变,多孔纳米片结构具有大的比表面积,增加了活性位点数量,提升了Co O的OER催化性能,当电流密度为10 m A cm-2时,其过电位为271 m V;第一性原理计算结果表明Mo掺杂能够降低Co O带隙宽度,增加载流子浓度,提高材料导电性,此外Mo掺杂能够优化OER反应过程中氧中间体吸附,降低速率控制步骤反应吉布斯自由能,提高本征催化活性。采用水热和硫粉硫化的方式在碳布上制备得到了纳米片状Mo S2和Co9S8复合材料,研究了两种材料的复合方式及其对电催化析氢反应性能的影响。结果显示Mo S2以少层纳米片的形式与Co9S8纳米片形成片状复合材料,并且原位形成异质结构,实现了在界面处的电子协同,增加了活性位点数量,优化了动力学过程。该复合材料表现出极佳的电催化析氢反应性能,在电流密度为10 m A cm-2时,其过电位仅为73 m V。本工作在材料制备及理论研究等方面为其它钴基化合物催化剂研究提供有效的借鉴。