氢气作为一种新型的绿色能源,有机会取代传统的化石能源,作为人类主要的能源供给。地球上绝大多数的氢能源是以水的状态存在的,通过电解水制氢是最有发展潜力的一种制备氢气的方法。过渡金属磷化物已凭借其优良的催化活性受到人们的广泛关注。而磷化钴作为过渡金属磷化物大家庭中的重要一员,在电解水领域已表现出很大的应用潜力。传统的磷化钴制备是由红磷等对氧化钴进行磷化,磷化产生的磷化钴磷原子与钴原子的比例并不一定。本文通过次磷酸钠热分解,对各种不同形貌的氧化钴以及其他钴盐的前驱体进行磷化,在磷化的过程中尽量能够保持钴盐前驱体的形貌,使制备得到的磷化钴具有较大的比表面积,从而在催化析氢的反应中能够表现出优异的性能。本论文的主要研究内容如下:(1)以沸石咪唑酯骨架结构-67(ZIF-67)为前驱体,通过两步烧结的方法,首先在能够保持框架结构的前提下得到十二面体的氧化钴,然后尽量缓慢的升高温度得到具有微观十二面体结构的磷化钴,所获得的磷化钴由于规整的微观形貌,具有优良的催化性能,在电化学极化曲线中,电流密度达到20 mA cm-2时,电极的过点位在380 mv左右,相应的塔菲尔斜率为93 mv decade-1。通过改变磷化温度发现,当磷化温度过高时,十二面体形貌遭到破坏,析氢效果大大降低。而当磷化温度较低时,虽然能够得到磷化钴的晶型,但是由于磷化过程的不完全,使其析氢效果欠佳。(2)以氯化钴,柠檬酸钠和钴氰化钾为原料合成具有纳米立方结构的金属-有机框架材料(MOFs),并以此为前驱体通过相同的方式进行磷化,制备得到了具有较大比表面积(53.2 m2 g-1)的形貌,结构均匀的纳米立方磷化钴,其具有良好的析氢催化性能,当通过电极上的电流密度为50 mA cm-2时,析氢过电位仅为220 mv,相应的塔菲尔斜率为58 mv decade-1。与此同时,由于钴与镍具有相似的催化特性,采用同样的镍盐对前驱体进行摻杂,以期在后续的反应步骤中得到磷化钴与磷化镍二元纳米粒方晶粒,但是根据实验结果,由于镍盐的加入,在磷化过程中生成的磷化镍的形变与磷化钴不同,会造成局部应力,使得动力学上有利于催化进行的纳米立方结构很难维持稳定。同时镍通过传统的磷化方式磷化后生成的产物的催化性能并不高,因此镍钴二元摻杂的磷化物并不能明显的改善一元磷化钴的催化性能。(3)通过不同的方式合成了其他形貌包括片层状、花状等的钴盐前驱体,采用同样的方式对其进行磷化,最终均能得到和前驱体形貌结构相似的磷化钴纳米材料,并且具有优良的催化性能。450°C磷化的片层状磷化钴具有最佳的催化活性(电流密度为5 mA cm-2,析氢过电位为224 mv,对应的塔菲尔斜率为61 mv decade-1)。而对于花状的磷化钴,由于其每个―花瓣‖很薄,450°C磷化后的产物在析氢反应过程中开始时的性能优于350°C的产物(电流密度为1 mA cm-2时,450°C产物析氢过电位仅为67 mv,350°C产物为98 mv),当电流继续增大,有可能形貌遭到一定程度的破坏,导致析氢性能略有下降(电流密度达到50 mA cm-2时,450°C产物析氢过电位仅为224 mv,350°C产物为214 mv)。