进入二十一世纪以来,随着低碳减排需求的快速增加,氢的绿色制取技术受到各国政府的重视,与太阳能、风能等可再生能源相结合,把不稳定的电能转变为稳定的化学能是最具有前景的技术。析氧反应（OER）作为电解水的阳极反应,具有反应动力学缓慢、过电位高等缺点,需要高效的电催化剂提高催化效率。目前只有贵金属IrO2和RuO2达到了商用的要求,但是,高昂的价格和稀缺性决定了它们很难大规模应用。因此,迫切需要开发低成本、高效率、高性能的非贵金属催化剂。另一方面,质子交换膜（PEM）电解水技术具有的高电流密度、极短的响应时间、利于快速变载等优点使其成为最具发展潜力的绿色制氢技术。但是PEM电解水装置只能在酸性介质下运行,这就使得贵金属几乎成为唯一的选择。因此,降低贵金属催化剂的负载量、提高其质量活性和稳定性同样成为必须要解决的问题。本文采用了多元醇合成法、水热法、化学气相沉积法（CVD）和原位电化学法分别制备了具有高活性和高稳定性的钙钛矿型氧化物、氢氧化物以及贵金属铱基催化剂,系统研究了催化剂结构与性能之间的关系,并对催化剂失活机理进行了探究,具体内容如下:第一部分:采用多元醇法制备了多种纳米级的纯相钙钛矿型氧化物电催化剂,相比于传统方法,多元醇法制备的材料具有更小的尺寸、更大的比表面积,在碱性溶液中表现出更高的OER活性。通过对比制备的几种材料的性能,探讨了钙钛矿型氧化物催化剂的电子结构与性能之间的关系,验证了钙钛矿型氧化物B位阳离子的eg轨道填充数与其OER性能之间存在紧密的联系,即当eg轨道填充越接近1.2时,其OER性能越高。此外,通过CVD法原位合成了掺氮碳纳米管（NCNTs）负载的纳米级纯相LaNiO3复合催化剂。导电材料的引入加快了 LaNiO3表面活性中心与电极之间的电荷转移速率,使得该复合材料在电流密度为10 mA cm-2时仅表现出390 mV的过电位。该研究为设计高OER活性的钙钛矿型氧化物指明了方向。第二部分:以Ni3（PO4）2（NPO）纳米线为前驱体,采用电化学法原位合成了具有超晶格结构的β-Ni（OH）2/NiOOH纳米片复合材料。通过原位转化得到的复合材料表现出较高的OER活性与稳定性,在电流密度为10 mA cm-2时,其过电位仅为310 mV,并且表现出超过110小时的稳定性。研究发现,极小的尺寸是NPO的完全转化与形成超晶格结构至关重要的条件。此外,该复合材料的高性能、高稳定性与其具有的超晶格结构相对应,即超晶格结构使得大量的高活性NiOOH得以长期稳定的存在,并且提高了材料表面Ni的氧化电位,从而减缓了 OER反应期间催化剂的腐蚀速率。这项工作对镍基氢氧化物作为OER电催化剂的研究提供了有价值的补充。第三部分:采用一步多元醇法合成了具有核壳结构的Ir@TiO2。通过电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）的精确成分分析、TEM的形貌与尺寸确定以及TiO2表面上Ir纳米颗粒最密集排列的理论模型构建证实了Ir纳米颗粒的单层吸附结构。Ir@TiO2在酸性介质下表现出极高的OER活性,在电位为1.5 V（vs RHE）时,其质量活性高达486Ag-1,并显示了超过500小时的长期稳定性。通过研究,发现其高活性与Ir纳米颗粒的尺寸以及由表面非晶化的Ir（OH）4层与内部金属态的Ir核组成的结构密切相关。1.5 nm的平均尺寸保证了 Ir纳米颗粒表面暴露出大量的活性位点,表面非晶化Ir（OH）4的存在极大地提高了 Ir@TiO2的本征活性,金属态的Ir核则增强了电荷转移的速率。此外,这项工作还证明了非晶化的Ir（OH）4壳是Ir@TiO2表现出超高稳定性的最重要因素。