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过渡金属电催化剂（如钴、镍、钨基等）因其廉价、储量丰富以及易于调控的d电子结构,被广泛应用于催化材料、磁性材料等领域,被认为是具有发展前景的非贵金属基电催化材料。传统的过渡金属催化剂大都位于火山型关系图的半峰位置,对活性H*的吸附太强或太弱,不利于析氢反应的进行。基于此,本论文通过实验制备了具有核壳结构的高性能Co@WO2@Ni17W3/Ni析氢电极,并进一步制备了具有大孔连通的多孔结构的高效P-CoFeP NPs/Ni双功能电催化剂,以克服析氢反应速率受动力学缓慢的析氧反应的限制。论文主要从两个方面来优化实验设计:⑴在碱性条件下降低水解离能垒或优化氢吸附自由能(△GH*),采用构筑界面和元素掺杂的方式提高催化剂的本征活性;⑵优化催化剂的形态结构,提高催化剂比表面积,增加催化活性位点数目,提供更多气体和离子传输通道。论文的主要工作如下:1模板法制备核壳结构的Co@WO2@Ni17W3/Ni析氢电极的研究通过水热法在镍基底上原位生长Co3O4纳米线阵列前驱体,再经过二步水热在前驱体Co3O4上生长NiWO4得到核壳结构的Co3O4@NiWO4/Ni,最后在设定的温度下进行氢气还原反应,制备出具有核壳结构的高性能Co@WO2@Ni17W3/Ni析氢电极。形貌表征显示,在镍基底表面生长着一层均匀包裹着纳米颗粒的“指拇”型纳米材料。XRD表征显示,催化剂的晶体结构为Ni17W3（JCPDS:65-4828）、WO2（JCPDS:71-0614）和Co（JCPDS:89-7373）。XPS表征显示,样品中存在着Co,Ni,W,O。电化学测试表明,经过8h二步水热后在600℃下氢气还原制备的Co@WO2@Ni17W3/Ni析氢电极在1.0M KOH中驱动析氢反应分别为10,300和800 mA cm-2电流密度时,仅分别需要22,124和200 mV的过电位,表现出良好的HER催化活性和稳定性。该催化剂的优异性源于:⑴采用Co3O4核前驱体作为NiWO4生长的模板,能提供较大的比表面积;⑵核壳结构中的金属Co核具有良好的导电性,降低了电子传递电阻;⑶通过氢气还原法原位构筑的WO2与Ni17W3界面有利于活性H*的吸脱附,且原位生成的Ni17W3合金能有效降低水解离能垒,同时对HER产生协同效应,改进电极表面对活性H*的键合能力,WO2也优化了氢吸附自由能(△GH*)。2 MOF衍生的多孔CoFeP/Ni纳米片阵列电极用作高效全解水高性能,稳定且储量丰富的双功能电催化剂对于工业上通过全解水产生氢气极为重要。然而,由于精确调节电子结构并完全暴露活性位点很困难,以往研究的电解水催化剂在经济、性能等方面仍不尽如人意。因此,本论文使用CoFe双金属-有机骨架纳米片作为前驱体,制备了具有大孔连通的P-CoFeP NPs/Ni纳米片阵列。MOFs材料由于具有超高的比表面积、可调节的孔道结构以及单分散不饱和的金属位点等特点,被广泛应用于气体吸附与分离、电催化等领域。然而,由于本征不导电性和孔径（一般小于5 nm）较小,限制了MOFs材料在电催化领域的应用。因此,本工作从MOFs材料中有机配体与金属离子结合力较弱入手,以Cox Fe1-x（OH）2（BDC）为牺牲模板,经过两次水热反应和磷化处理,制备了具有大孔连通的P-CoFeP NPs/Ni纳米片阵列。形貌表征显示,在镍基底上原位均匀地生长着一层具有大孔连通结构、表面粗糙、厚度在几百纳米范围的纳米片阵列,此结构可以为全解水提供更大的比表面积、更多的活性位点以及更多的气体传输通道。XRD表征显示,复合磷化物中存在着FeP（JCPDS:89-2746）,并且Co的掺入并没有改变催化剂的结晶相结构。XPS与EDS表征显示样品中Co,Fe,P的存在,且Co,Fe和P的摩尔比为1:2:1。TEM表征显示,催化剂为纳米片形态,纳米片表面随机分布着相互连通的大孔。电化学测试表明,P-CoFeP NPs/Ni电极在1.0M KOH中驱动HER分别为10,100,300和900 mA cm-2电流密度时,仅分别需要43,98,149和250 mV的过电位;同时提供10,100,300和700mA cm-2电流密度催化OER时,仅分别需要198,250,290和335 mV的过电位;表现出良好的HER和OER催化活性。驱动10 mA cm-2电流密度时,P-CoFeP NPs/Ni||P-FeCoP NPs/Ni需要的槽压低至1.47V就可进行全解水。P-CoFeP NPs/Ni电极在1.0M KOH中的活性和稳定性也优于现有的过渡金属磷化物电极（TMPs）。该催化剂的优异性源于:⑴Co的掺入优化了FeP表面对氢的吸脱附能,使得△GH*更加接近0 eV,提高了催化剂的本征活性;⑵采用MOFs作为牺牲模板所制备出的具有大孔连通的多孔结构,增大了催化比表面积,暴露了更多活性位点,提高了气体和离子的传输效率。