利用可再生、间歇式的太阳能,风能,潮汐能等转化为低压电驱动分解水得到能量利用效率高,使用时不产生污染物的绿色的二次能源氢能。但以现有的技术条件,目前工业电催化分解水产氢通常使用的是含大量贵金属的高成本商业催化剂。同时伴随析氢反应在另一极发生的高能耗的析氧反应都制约着电解水制氢的大规模应用。因此合理设计析氢催化剂并寻找更有应用意义且能够获得高附加值化学品的反应取代阳极析氧反应将是非常具有应用意义的。此外,选择一些在工业上十分重要的还原或者加氢反应取代阴极析氢反应,有望进一步降低反应能耗并增加电化学生产的经济效益。一般来说,铁（Fe）基材料成本低廉,易于合成制备,并且Fe与非金属形成的Fe-P,Fe-S等结构存在于自然界内各种氧化还原酶当中并被认为是活性中心。因此可借鉴上述原理构筑理想的电催化有机物选择性氧化或还原催化剂将是非常有意义的,在本文中基于Fe基金属（类）间隙化合物,通过电子结构优化调控等手段设计了用于电催化分解水及电催化有机物选择性转化材料,并详细研究其催化活性机制,主要的研究内容如下:1、通过界面工程方法设计并制造了一种新型的多孔结构碳包覆的Mo O2-FeP异质结的纳米纺锤体（Mo O2-FeP@C）组成。Mo O2-FeP@C表现出优异的HER和EOR活性,通过XPS和DFT计算结果,发现FeP是主要的HER活性组分,Mo O2是主要的EOR活性组分。当选择5-羟甲基糠醛（5-HMF）作为EOR的模型反应时,5-HMF转化率接近100%,选择性合成2,5-呋喃二甲酸（2,5-FDCA）的产率为98.6%。使用Mo O2-FeP@C实现阴极产H2和阳极合成高附加FDCA的电解器获得10 m A cm-2电流仅需要1.486 V的电压,并可通过输出电压为1.45 V的太阳能电池系统驱动电解,表明该催化剂转换太阳能等间歇式能源的潜力。2、通过以水为原料对有机物进行配对电还原和电氧化以生产增值化学品是有意义的。全面了解反应机理对于催化剂设计和相关领域的开发至关重要。选择合适的配对反应体系有助于提升整体的能量利用效率,创造更多的经济价值。基于此设计合成了自支撑基Fe-Mo基磷化物异质结并系统地研究了有机物在其上的电还原和电氧化机理。结果表明,用于有机电还原的活性H*物种来源于水。至于有机电氧化,在各种氧（OH*、OOH*和O*）中,源自水离解第一步的OH*自由基被确定为活性物质,且由于H*和OH*来自体系中的水,因此在该体系当中驱动有机物的还原和氧化过程是可持续的。此外,基于理论计算提出了明确的反应途径及其配对优势。由太阳能电池供电的配对电解槽在100 m A cm-2下显示出1.594 V的低电压、≥99%的法拉第效率和出色的循环稳定性。这项工作为通过配对电催化可持续合成各种增值化学品提供了指导。3、Fe-S结构在自然界中广泛参与生物体内各类催化氧化和还原反应,因此含Fe的硫化物由于具有大量的成键结构而被借鉴到工业催化剂的开发应用当中。所以Fe的硫化物也被认为是优良催化剂的潜在候选者。通过对具有纳米结构类普鲁士蓝前驱物（Co2[Fe（CN）6]）进行可控硫化获得具有纳米多面体结构的二元双金属硫化物（Fe S2-Co S2NPs）,该纳米多面体具有理想的比表面积,并同样展现出理想的HER及EOR活性,此外该Fe S2-Co S2NPs材料在电催化还原硝基芳香族化合物时展现出了高活性和在不同驱动电位下对不同还原产物（氧化偶氮化合物,偶氮化合物和氨基化合物）的高选择性,同时该Fe S2-Co S2NPs材料反应也能够高效催化葡萄糖（Glu）的有机氧化反应。其发挥良好ERR和EOR活性也可以归因于该纳米Fe S2-Co S2材料中Co与Fe相互作用和硫化物形成过程中产生的S空位。