氢能由于具有能量密度高、储量丰富、无碳排放等优点被认为是未来社会的主要能源载体。近年来,电催化分解水技术被广泛认为是最具有发展潜力的制氢技术。然而电催化分解水过程需要克服较大的能量势垒,因此需要开发具有高效催化活性的电催化剂来降低反应的能量势垒。钴基材料具有储量丰富、热稳定性好和成本低廉等优点,因此被认为是极具潜力的电解水催化材料之一。而在钴基材料中引入其他过渡金属元素形成双金属钴基材料,能够有效提高材料的活性位点分布与电荷转移速率,从而发挥更优异的电催化性能。金属有机骨架材料（MOFs）是由金属离子和有机配体自组装形成的新型多孔材料。基于MOFs为模板和前驱体所得到的衍生材料具有孔道结构有序、比表面积大和热稳定性高等特点。本论文利用MOFs分支中的类沸石咪唑骨架（ZIFs）为模板和前驱体制备一系列形貌和结构可控的双金属钴基材料,对材料的合成过程、制备机制进行了探讨,同时深入研究了其电解水性能。主要包含以下几个方面:首先,论文以MCo-ZIFs（M=Zn,Ni,和Cu）作为模板通过简单的一步煅烧法制备了具有蛋黄-蛋壳型结构的双金属钴基氧化物多面体(M_xCo_3-xO₄ YSP)材料。第二种过渡金属元素的掺杂以及独特的蛋黄-蛋壳型结构的形成不仅有效地增加了材料的电化学比表面积,而且提高了其反应动力学以及稳定性。其中,Zn_xCo_3-xO₄YSP在电流密度为10 mA cm^-2时所对应的电解水析氧反应（OER）过电位仅为337mV,要远低于未掺杂的Co₃O₄的OER过电位（422 mV）,并接近于传统的商业RuO₂的OER过电位（332 mV）。所制备的Zn_xCo_3-xO₄ YSP同样表现出良好的稳定性,在碱性溶液中进行长达8 h循环后,仍然维持其最初电流密度的90%以上。金属硫化物与相应的金属氧化物相比具有更窄的能带隙和较高的电导率。因此,本章以ZIF-67作为模板通过水解反应和离子扩散作用制备了具有中空介孔结构的NiCoS多面体材料。研究表明前驱体中Ni（NO₃）₂·6H₂O与ZIF-67质量比对硫化后最终产物的晶相组成、形貌结构以及催化性能均有重要的影响。当前驱体中Ni（NO₃）₂·6H₂O与ZIF-67质量比为3:1时,经硫化后所得产物（NiCoS-3）具有最优的OER催化活性,在电流密度为10 mA cm^-2时,具有最小的过电位320 mV。与Co₃S₄相比,所制备的NiCoS-3多面体材料由于Ni离子的掺杂不仅能够有效增加材料的电化学比表面积,而且明显改善了材料的电子传输能力,从而表现出更优异的OER催化性能。考虑到工业生产中的实际应用,因此十分有必要开发同时具有OER和电解水析氢反应（HER）催化活性的双功能催化剂。双金属钴基碳化物材料由于其优异的电导性、导热性和低成本等优点从而可以被用作双功能催化剂而受到广泛关注。但过渡金属碳化物在碱性电解质中催化活性和稳定性仍需进一步的改善和提高。因此,以ZnCo-ZIFs为模板在Ar/H₂气氛下,通过一步煅烧法制备了氮掺杂碳纳米管复合的Co₃ZnC/Co多面体材料（Co₃ZnC/Co-NCNT/NP）。得益于其独特的化学组成以及纳米结构,所制备的Co₃ZnC/Co-NCNT/NP表现出优异的OER和HER催化活性与稳定性。在电流密度为10 mA cm^-2时,Co₃ZnC/Co-NCNT/NP所对应的OER和HER过电位分别为295 mV和188 mV,同时在碱性溶液反应10 h后其活性无明显衰减。在此基础上,进一步构筑了Co₃ZnC/Co-NCNT/NP电解池进行全解水测试,当电流密度为10 mA cm^-2时,工作电压仅为1.65 V,该数值接近于由贵金属Pt/C-RuO₂体系在同样条件下所需的工作电压（1.62 V）。通过对上述催化剂活性和稳定性的全面考察,将所制备的Co₃ZnC/Co-NCNT/NP作为前躯体,通过对其进行硫化反应合成了氮、硫共掺杂碳纳米管复合的Zn_0.975Co_0.025S/CoS₂多面体材料（ZnCoS-NSCNT/NP）。与Co₃ZnC/Co-NCNT/NP相比,硫化后所制备的ZnCoS-NSCNT/NP材料,其电催化性能得到了进一步提高。在电流密度为10 mA cm^-2时,ZnCoS-NSCNT/NP的OER和HER过电位分别为270 mV和152 mV,其活性超过了目前所报道的大多数非贵金属催化剂的催化活性。由ZnCoS-NSCNT/NP所构筑的电解池在碱性溶液中同样表现出优异的全解水催化活性,并且在持续电解水长达40 h后仍然能够维持其最初电流密度的80%以上,表明其优异的电催化稳定性。