能源危机逐现的21世纪,可再生能源的开发和利用是人类命运发展历程上重要的一个时刻。在诸多可再生能源中,风能、太阳能和地热能等稳步发展,其中更引人注意的是产物环保的氢能源。利用可再生能源发电和生活剩余电力,可以通过电解水的途径来制备氢能,继而可用于燃料电池汽车,逐渐改变全球的汽车能源使用结构,降低化石能源的消耗率,增加可再生能源的占比,为创造一个绿色的世界而努力。而对于氢能源,通过电解水制备氢气是一种有效的手段。目前存在的缺点即为催化剂耗能过大,因此需要进一步研发更廉价、更高效的催化剂。制备廉价高效的催化剂是新能源领域特别是在如析氢反应、氧还原反应和锂电池材料等领域不断追求的目标。不少通过回收废弃物制备电极材料的报道,表现了回收利用的环保方法。本文通过微生物原位还原电路板淋洗模拟液来制备氮掺杂碳包裹金纳米颗粒的高效催化剂,详细讨论了其简便的合成方法,结构表征以及性能研究,为废弃物回收利用提供了新的思路。随后讨论了构建碳包裹,氮掺杂的异质相结构的碳化钼纳米片实现高效产氢性能的研究,还通过研究氮原子掺杂的超薄碳化钼纳米片和二硫化钼纳米片,从实验和计算模拟的角度详细讨论了其活性变化以及活性位点分布的情况,为研究氮原子掺杂电催化剂的合成提供了综合的见解。通过仔细分析讨论,得出如下结论:（1）通过微生物原位还原电路板淋洗液中的金,然后通过高温煅烧处理得到金纳米颗粒@氮掺杂碳催化剂（Au@NC）,其在电化学析氢反应中表现优异性能,起始电位仅为-54.1 mV（vs.RHE）,塔菲尔斜率为76.8 mV dec^-1,且拥有良好的长时间测试稳定性。实验证明,其高催化活性主要来源于微生物原位还原形成的活性金纳米颗粒和独特的核壳结构,通过金纳米颗粒与碳层的强烈作用有效地调控了碳层表面的电荷分布及氢吸附能力。总的来说,该方法利用环境废弃物的特点,加以回收处理和利用展示了回收利用富含贵金属废弃物的新途径,为制备高效,廉价电催化剂提供了开阔的思路。（2）通过使用商用的氧化钼还原制备的钼纳米片作为前驱体,然后与二氰二胺混合煅烧制备的碳包裹,氮掺杂的异质相结构碳化钼纳米片,在电化学析氢反应中表现优异性能,电流密度10 mA cm^-2时的过电势仅为172 mV,塔菲尔斜率仅为60 mV dec^-1,且拥有良好的循环稳定性和耐久性。该实验表明,通过构建碳化钼异质相的低成本电催化剂,为开发钼基电催化剂提供了一种新的思路,为其他研究者提供新的参考和启发。（3）结合计算模拟的方法,分别构建了富含硫缺陷,氮掺杂二硫化钼（001）面的表面模型和氮掺杂碳化钼（001）面的表面模型以及对照模型,计算表面上可能的吸附位点的氢吸附自由能。发现在硫化钼中,由于硫空位的引入而暴露的部分钼原子具有优异的氢吸附能,是提高二硫化钼惰性硫平面活性的一种有效方式,同时,硫空位,氮原子的掺杂极大的改善了其附近硫原子的氢吸附能力,从而激发出更多活性更高的位点,提高了硫化钼的本征活性;在碳化钼中,碳端面表面的原子具有更强的氢吸附能力,且能提供更多的氢吸附活性位点;同样,氮原子的掺杂增加了其近邻活性位点的数量,从而整体提高了氮掺杂后催化剂的析氢活性,通过上述的计算模拟的分析,均认为氮元素的掺杂在钼基材料中起到了重要的催化促进作用,主要体现在改变了催化剂表面的电荷密度分布,继而改变了表面的氢吸附能力和析氢反应性能。