氢气能量密度高,且使用过程中不会产生污染,有很大代替化石能源的潜力。在各类制氢技术中,电解水制氢因具有清洁、安全、高效等优势,受到广泛的关注。电解水过程涉及析氢反应（HER）和析氧反应（OER）两个半反应,催化HER和OER最常用的是贵金属催化剂,但是其价格高昂、耐久性差,且催化反应时还需要借助粘结剂固定在电极上,可能会遮挡活性位点,不利于大规模的工业化应用,所以探究具有高催化活性的自支撑非贵金属电催化剂迫在眉睫。本文利用杂原子掺杂、异质界面的构建方法设计制备自支撑过渡金属化合物电催化剂,主要包括以下内容:1)CoMoNiS的制备及电催化性能研究首先通过水热反应在泡沫镍上生长CoMoNi前驱体,之后进行硫化合成CoMoNi三金属硫化物电催化剂（CoMoNi S）,其在1 M KOH溶液中具有优异的HER和OER双功能活性,在全解水装置中驱动10 m A cm-2电流密度仅需1.58 V电压,比Pt/C和Ru O2分别做HER和OER催化剂的全解水装置所需电压（1.62 V）要低。材料表征分析和电化学测试结果表明,CoMoNi S的高催化活性来自其多种异质界面,使催化剂获得更多的活性位点,以及更快的电荷转移速率和反应动力学。本实验为设计构建高性能多金属化合物提供策略。2)Cr-CoP/NiCo-LDH的制备及电催化性能研究按照水热、磷化和电沉积三个步骤在泡沫镍上生长Ni Co双金属氢氧化物壳层包覆的Cr掺杂Co P电催化剂（Cr-Co P/Ni Co-LDH）,其在1M KOH溶液中催化HER分别需要49 m V和115 m V过电位即可驱动10m A cm-2和100 m A cm-2的电流密度,之后经过45 h HER稳定性测试性能仍然保持良好,大电流密度下催化性能和稳定性都远远强于Pt/C,这为该催化剂后续工业化提供坚实的支撑。材料表征分析和电化学测试结果表明,Cr-Co P/Ni Co-LDH催化剂的高催化活性归因于Cr的掺杂和异质界面的构建,使催化剂活性位点增多,导电性提高,反应动力学加快;Cr掺杂和Ni Co-LDH壳层的包覆都提高了Cr-Co P/Ni Co-LDH的稳定性。本实验为设计合成杂原子掺杂和异质界面构建催化剂提高HER催化性能提供思路。