随着工业化进程的不断深化,化石燃料的大量使用,引发了全球性的环境恶化、温室效应、能源短缺等一系列的危机。在此背景下,氢气作为一种清洁高效的可再生的二次能源,成为替代化石燃料的重要选择之一,展现出了良好的应用前景。目前,人们开发利用氢气主要是将其转化为化学能储存在液态燃料中,使之成为容易存储和运输的能源形式。而当前电催化制氢的催化剂主要存在稳定性差、产物复杂、转化率低等缺陷,虽然基于过渡金属氧族化合物、硫族化合物、氮族化合物、有机金属化合物的催化剂的研究取得了不少的进展,但是对于过渡金属单组元催化剂和反应机理的认识尚在探索中。近年来,以脱合金化法制备的纳米多孔金属材料为代表的三维结构材料引起了研究人员的广泛关注,为设计开发新型催化剂提供了新思路。纳米多孔金属材料具有连续、准周期性的三维纳米多孔网络结构,具有良好的可设计性,纳米多孔金属材料由于其低配位表界面结构、电子局域化效应和大比表面积的特点,可以平衡电子和质量传递之间的关系,表现出高效率和高活性;同时,基于这种均匀稳定的三维结构,表面缺陷、不同晶面和催化位点可分散在纳米多孔金属的孔壁上,比之纳米颗粒,不容易聚集,更易于保持催化稳定性,已经在储能、催化、生物传感器等领域得到应用。本论文利用磁控溅射和脱合金的方法制备了纳米多孔镍金属薄膜,并将其应用于水合肼的电分解析氢研究中,并通过密度泛函理论计算了水合肼及其中间产物在Ni(111)催化分解情况,并且以纳米多孔镍为基底,制得了铂@纳米多孔镍的复合电极材料,并应用于电解水析氢的反应中,具体的研究内容如下:(1)利用磁控溅射的手段制备了三种不同元素比例的合金前驱体Ni35Al65、Ni50Al50、Ni40Al60,之后利用化学刻蚀的脱合金方法制备了不同孔径纳米多孔镍薄膜电极。通过对纳米多孔镍电极的各种电化学测试以及气体产物的分析,研究了纳米多孔镍电极对水合肼的催化活性和选择性,并且选择出其中催化性能最优的纳米多孔镍电极材料。(2)通过密度泛函理论计算N2H4分子在Ni(111)面的催化分解情况,分别分析了N2H4分子及其中间产物N2H5*、N2H2*、N2H3*、NH2*和NH3*分子在Ni(111)面上的吉布斯自由能的变化情况,比较分析有无电压的能量变化情况,从而得到了清晰地脱氢反应路径和抑制副产物生成路径的方法,通过加入电压,实现将氨气的产量降低,研究水合肼在Ni(111)面的反应机理。(3)以纳米多孔镍为基底材料,制得了铂@纳米多孔镍的复合电极材料,并对其进行了表面结构的表征和物理分析,通过对不同参数的电极材料进行电解水析氢的电化学测试,来检测催化剂的选择性、催化活性和稳定性,选择出其中最优秀的电极材料。