近些年来,由于化石燃料的紧缺与日益严重的环境问题,为确保经济以及社会的高速稳定发展,急需发展可再生清洁型新能源。对于新型的能源转化以及储能装置(如燃料电池、电解水装置、金属-空气电池)来说,其核心电催化反应都离不开氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)。但由于ORR和OER本身动力学反应缓慢,极大的限制了新能源转化以及储能装置的发展与应用,所以目前研究的重点是寻找出具有双功能特性的催化剂来促进装置内部反应进行。过渡金属由于其原材料丰富易得、成本低、环境友好而备受关注,其中钴基金属(包括其氢氧化物、氧化物、硫化物等)因其可观的双功能催化性能、电化学稳定性而被广泛应用为双功能催化剂。氢氧化钴制备方法简单,化学性质稳定,但其ORR性能稍微薄弱,而通过引入非金属元素掺杂可以改变催化剂的微观形貌以及调控其化学组分,从而提升其催化性能。本论文以电沉积法为主要制备方法,以碳布为基底,一步法制备了氢氧化钴纳米片,通过向电解液中引入不同非金属元素(氯、硫),合成了不同非金属元素掺杂的氢氧化钴,探究了非金属元素对其形貌、物相的影响,并进一步测试了其电催化性能。通过测试发现,氯掺杂氢氧化钴经过电化学氧化后,可以将掺杂于氢氧化钴层间的氯离子氧化掉,从而破坏其内部结构,形成缺陷型结构。缺陷型结构可明显增大催化剂的电化学活性面积,增强材料的导电性,从而为ORR、OER反应提供更多的活性位点,提高材料氧催化的双功能特性,并且具有良好的稳定性。而通过向电解液中引入了硫离子,成功制备出硫化钴,并且经过后续热处理可提高催化剂的结晶性,增强材料的导电性,从而提高材料的双功能特性,并且同样具有良好的稳定性。本文为原位活化催化剂提供了新思路。