在寻找新型能源解决能源危机和环境污染问题的进程中,氢能凭借着高能量密度的优点成了用于替代化石燃料的理想清洁能源。在现有的几种氢能制备技术中,以水为原料的电解水技术因可持续性而备受研究者们关注。在反应能量势垒的制约下,电催化剂的研究是决定电解水技术高效应用的关键。目前,最先进的电解水析氧（OER）电催化剂是贵金属铱和钌的氧化物,然而资源和成本问题阻碍了其大规模应用。因此,设计出理想的非贵金属电催化剂具有重要意义。本文针对导电性良好但催化活性较低的铜基材料,通过材料复合和形貌调控两方面进行优化,在泡沫铜基底上构筑几种具有显著催化活性和良好性能稳定性的自支撑铜基纳米阵列电催化剂,并对其在OER中的应用性能和长期反应后的结构转化展开了分析,为电催化剂的合理设计提供了思路。研究内容如下:（1）以泡沫铜（CF）同时作为电极材料衬底和铜源,采用阳极氧化法制备出垂直自支撑的氢氧化铜纳米棒,再用溶剂热法与2D纳米片形貌的钴基金属有机框架（ZIF-Co）复合得到ZIF-Co/Cu（OH）2/CF纳米阵列。得益于构筑的分级异质结构和棒上片状的大比表面积形貌,ZIF-Co/Cu（OH）2/CF表现出突出的OER催化性能,在1.0 M的KOH碱性电解液中仅需要236 m V的过电位即可达到100m A cm-2的电流密度。67 h长期OER操作后的电极产物表征表明,该催化剂虽发生了氧化,但仍具有稳定的催化活性。这一具有良好应用潜力的电极材料也为铜基催化剂的合理设计提供了策略。（2）通过离子交换法和气相沉积法在上一章制备的Cu（OH）2/CF上合成了以普鲁士蓝类似物（PBA）为前驱体的三金属磷化物Co-Fe-P/Cu3P/CF纳米阵列。该催化剂电极达到100 m A cm-2的电流密度时需要的过电位为205 m V,并能保持至少60 h的稳定催化活性。Co-Fe-P/Cu3P/CF突出的催化性能主要归功于独特形貌的构造,其中棒状结构可以促进反应物的运输;中空的立方体以及外部延伸生长的纳米片可以扩大比表面积。此外,多种金属之间的电子相互作用也能提高材料导电性。通过对60 h电水解反应后的电极产物进行表征发现,材料表面发生部分原位衍生,生成氧化物成为新的活性中心,与残留的磷化物共同作用保持高催化活性。本研究为制备用于电化学能量转换和储存的PBA材料提供了新的参考。（3）经过简单的电沉积法在Cu（OH）2/CF上合成了核壳结构的Fe-Ni-Se/Cu（OH）2/CF纳米阵列电催化剂。高导电性的Fe-Ni-Se与纳米棒结构Cu（OH）2的结合在Fe-Ni-Se/Cu（OH）2/CF中构筑出界面工程,显著提升了复合材料的OER性能,使其仅需233 m V的过电位即可达到10 m A cm-2的电流密度,低于文献报道的大多数非贵金属电催化剂以及商用贵金属氧化物。反应后产物的表征分析揭示了Fe-Ni-Se/Cu（OH）2/CF的表面重构现象,包括具有较好吸附能力的羟基氧化物Fe OOH和Ni OOH的生成,以及具有超薄纳米片的蓬松核壳结构的重构。本工作中界面工程的构筑和表面重构现象的分析为OER电催化剂机理的深入探究提供了思路。