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能源是人类发展的基石,是社会进步的重要支撑。当前社会的主要的能源来自于煤、石油、天然气等化石燃料,但是这些化石燃料不仅面临储量下降,不可再生等问题,而且其燃烧产物还会造成环境污染,威胁人类健康。因此发展高效、可持续的能源是社会发展和人类进步亟待解决的问题。同时,开发满足工业需要的可再生能源也是当前工业进步的重要方向。氢能作为清洁、高效的可再生能源受到了广泛的关注。其燃烧产物为水,达到了零污染的效果,而且氢能的热量高,来源广泛,是理想的化石燃料替代品。电解水制氢被认为是有效的氢制备方法。氨,作为重要的化工产品,有着广泛的应用。日益增长的氨消耗量促使更新的固氮技术的发展,而电催化固氮技术的发展使得合成氨的工业化进程得以更高水平的发展。本文主要围绕Mo基催化剂进行了一系列的材料保形制备和催化性能改性,实现了电催化析氢和电催化氮气还原的应用。取得主要以下研究成果:1.无定型FeMoS4纳米棒阵列析氢催化剂的制备:首先,通过水热反应在裸碳布上生长FeOOH纳米棒阵列,然后在硫代钼酸铵（（NH4）2MoS4）溶液中通过离子交换策略,实现了晶型FeOOH纳米棒阵列转化为无定型FeMoS4纳米棒阵列催化剂。该催化剂表现出良好的析氢性能,在1.0 M的磷酸盐缓冲溶液（PBS）中,仅需204 mV过电势就能达到10 mA cm-2的电流密度,大大优于前驱体FeOOH纳米棒的性能。且密度泛函理论计算也表明了FeMoS4纳米棒的优异的析氢性能。2.无定型CoMoS4纳米片阵列析氢催化剂的制备:首先,通过水热反应在裸碳布上生长Co（OH）F纳米片阵列,然后在（NH4）2MoS4溶液中通过离子交换策略,实现了晶型Co（OH）F纳米片阵列转化为无定型CoMoS4纳米片阵列催化剂。该CoMoS4纳米片阵列催化剂表现出良好的析氢性能,在1.0 M PBS中,仅需183 mV过电势就能达到10 mA cm-2的电流密度,大大优于前驱体Co（OH）F纳米片的催化性能。且密度泛函理论计算也表明了CoMoS4纳米片的优异的析氢性能。3.Mo2N纳米棒催化剂的制备及其电催化氮气还原研究:首先合成MoO2纳米棒材料,然后通过高温氮化过程,得到Mo2N纳米棒催化剂。在0.1 M HCl中,测试了催化剂材料在不同电位下的产氨量和法拉第效率。研究表明,在-0.3 V时,Mo2N催化剂的氮气还原效率为4.5%,产氨量为78.4μg h-1mgcat.-1,其效率优于绝大部分已报道常温常压电催化氮气还原材料。且密度泛函理论计算MoO2经过氮化以后,其氮气还原过程的自由能能垒明显降低。4.Mo2C纳米棒催化剂的制备及其电催化氮气还原研究:Mo2C纳米棒催化剂通过多步法合成。该Mo2C纳米棒催化剂表现出优异的氮气还原性能,并在常温常压下,表现出良好的稳定性和选择性。在0.1 M的HCl中,测试了Mo2C催化剂材料在不同电位下的产氨量和法拉第效率。研究表明,在-0.3 V时,Mo2C催化剂的氮气还原效率为8.13%,产氨量为95.1μg h-1mgcat.-1,其法拉第效率和产氨量优于绝大部分已报道常温常压电催化氮还原催化剂。且密度泛函理论计算对其氮气还原电催化过程进行了更加深入的机理探讨。