电解水反应主要包含析氢反应（HER）和析氧反应（OER）两个半反应。其中催化剂因有效降低反应能垒而受到广泛关注。钴基催化剂因具有储量丰富、成本低廉、性能优异等特点,被视为一种理想的非贵金属催化剂。本文通过杂原子复合、引入导电基底等手段制备钴基纳米材料,进一步提高其电催化性能,同时系统地研究了所得材料的形貌、组成与电催化性能之间的构效关系。主要研究内容如下:（1）制备原位生长在不锈钢（SLS）上的花状硫化钴纳米材料（CoS@SLS）。不锈钢基底含有能够催化OER的活性元素,进一步提高CoS@SLS的电化学性能。CoS@SLS在电流密度为10 mA cm^-2时的过电位为318 mV,并且在循环14 h后材料仍保持82%的催化活性。（2）通过电沉积法制备均匀生长在泡沫镍（NF）上的片状尖晶石型锰钴氧化物（MnCo₂O₄）纳米材料（MnCo₂O₄/NF）。由于镍元素可以高效催化HER,选择泡沫镍作为HER催化剂的基底,比其它基底更为适宜。实验通过控制锰盐与钴盐的投料比,沉积电压与沉积时间对材料进行优化,该纳米材料表现出较好的HER催化活性。当达到10 mA cm^-2的电流密度时,材料的过电位为127 mV,经过5000 s的稳定性测试后,可维持一定的催化性能。（3）通过电沉积的方法,合成了Fe₃O₄-CoP_x/TiN纳米材料。作为基底的TiN纳米阵列既作为电荷传输的通道,又阻止Fe₃O₄-CoP_x纳米花的团聚,提高材料的稳定性。另外,Fe₃O₄与CoP_x之间的协同作用可以改善材料的微观结构,因此,纳米材料具有优异的催化活性,析氢反应的起始电位为50 mV,在电流密度为10 mA cm^-2时析氧反应的过电位为331 mV。在该电极组成的电解水装置中,当电流密度为10 mA cm^-2时过电位为1.75V。