煤、石油、天然气等传统化石燃料的使用带来了严重的环境问题,寻找清洁无污染的新型能源变得尤为迫切。氢能以其高能量密度和绿色无污染的优点引起研究者们的广泛关注。而电解水制氢为大规模制备高纯氢气提供了一条有效途径。然而,电解水过程中反应速率较低是制约高效电催化产氢的主要问题。为节约能源,更高效率产氢,科学家们致力于寻找高性能的电催化水分解的催化剂。其中,以铂为代表的贵金属析氢催化剂和以氧化钌、氧化铱为代表的贵金属析氧催化剂虽然有较高的催化活性,但低储量、高成本限制了其在电解水技术中的大规模应用。因此,开发高效、稳定、廉价的少贵金属或非贵金属催化剂是目前主要的研究方向。基于此本文围绕这一研究目标开展过渡金属硫化物、磷化物相关实验,通过调控催化剂的形貌、组分、电子结构等手段来设计催化效果突出的催化剂,主要包含以下三部分:（1）采用简单的两步水热合成策略在泡沫镍表面原位生长MnS/Co₃S₄纳米片阵列（记为MnCo₂-S）。相较于前驱物,硫化后的形貌发生了明显变化,由纳米线转化为尺寸更小的纳米片,且纳米片之间彼此紧密相连生长在泡沫镍导电基底上,既有利于增加导电性又有助于暴露更多的活性位点。该催化剂MnCo₂-S在碱性条件下展现出良好的析氧（OER）活性,当电流密度为50 mA cm^-2时,其过电位仅为260mV,同时具有较小的Tafel斜率(95 mV dec^-1),且该催化剂有较好的稳定性,经过连续14小时的稳定性测试电流密度近有少许降低。（2）在前一体系前驱物MnCo₂-precursor的基础上结合低温磷化法合成锰掺杂的CoP/Co₂P纳米线（记为MnCo₂-P）。基于MnCo₂-P低的电阻和高的电化学活性表面积(229 mF cm^-2)以及CoP与Co₂P之间的协同作用,该催化剂不仅拥有好的OER性能,仅需290 mV的过电位,电流密度就可达到50 mA cm^-2。同时MnCo₂-P兼具了良好的析氢（HER）性能,仅98 mV的过电位就可驱动10 mA cm^-2的阴极析氢电流密度,Tafel斜率为53 mV dec^-1,表明催化剂有较快的动力学反应速率,在碱性条件下是一个稳定性良好的双功能电催化剂。（3）结合水热和低温磷化法得到了钌掺杂的Ni₂P和Ni₂P₄O₁₂异质结纳米片催化剂（记为Ru-NiFe-P）。通过电化学测试表明该催化剂同时有良好的析氢和析氧性能,在过电位为44和242 mV时,分别达到10 mA cm^-2的阴极析氢电流密度和100 mA cm^-2的阳极析氧电流密度,其析氢效果可媲美贵商业Pt/C,析氧效果甚至超越了贵金属氧化物RuO₂,且经过长时间i-t测试,HER和OER均展示出了非常好的稳定性。把Ru-NiFe-P同时作为阴极和阳极组成电解池电催化水分解时,电流密度达10 mA cm^-2的电位仅为1.47 V,优于商业Pt/C和RuO₂所组成的电解池（1.55V）。利用密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）计算结合X射线光电子能谱表征来深入探究钌掺杂的作用,我们发现钌的掺杂通过电子密度调控提高了催化剂的导电性,降低了氢在其表面的吸附能,从而有效改善了材料的催化能力。这种通过微量钌掺杂调控电子密度的策略可以为我们设计新型高效催化剂提供指导。