氨是人们生产生活最重要的化工原料之一。工业上合成氨主要依赖于Haber-Bosch法,该合成方法能耗高,污染大。相比之下,电催化氮气还原固氮可在常温常压下进行,原料（水和氮气）来源广泛,被视为一种潜在绿色氨合成替代技术。然而,电催化氮气还原在高催化活性和高选择性催化剂的设计与制备方面面临着巨大挑战。非金属催化剂具有丰富的活性位点,N2吸附/活化能力强,化学稳定性高等优势,在电催化氮气还原领域得到了广泛应用。脱合金法制备三维纳米多孔材料具有组成可控,材料合成简单,孔径和孔隙可调等优势,被广泛用于制备纳米多孔金属及其化合物材料。纳米孔道结构可以为催化剂提供了大比表面积,高催化活性,高稳定性以及对各种化学和电化学反应的高选择性。由于非金属具有较差的扩散性,强共价键合,因而脱合金法尚未在纳米多孔非金属材料制备领域得到广泛应用。针对以上问题,本论文开展了以下研究工作;1、通过冶金设计,率先采用选择性相刻蚀法制备了一种孔径、孔隙可调的3D双连续纳米多孔硼。研究证明通过选择性刻蚀法选择性溶解金属化合物相可用于制备纳米多孔非金属材料。通过使用该方法,已成功制备出了纳米多孔硅和纳米多孔碲,并有望应用于其他纳米多孔非金属材料的制备,进一步丰富纳米多孔材料体系。2、得益于硼的优异电催化氮气还原本征催化活性及纳米多孔结构的几何效应,3D纳米多孔硼在电催化氮气还原反应中表现出了优异的催化活性。在0.05 M H2SO4溶液中法拉第效率为25.17%,产率为23.11μg h-1 mg-1cat.。结合理论计算阐明了固氮反应路径和能量分布,确定了该催化剂上固氮反应的限速步骤。3、通过碳掺杂,合成了一种三维纳米多孔二元非金属化合物材料,并在电催化氮气还原反应中表现了优异的催化性能。在0.05 M H2SO4溶液中,-0.05 V的电位下,实现了高达82.50μg h-1mg-1cat.的氨产率以及32.11%的法拉第效率,并具有良好的电化学稳定性（70 h）,相较于纳米多孔硼性能得到大幅度提升。杂原子掺杂可以调节催化剂表面电子结构,加强催化剂对反应物及中间产物的吸附强度,改善催化剂的电子传输速率,从而NRR性能。