氢能是解决当下全世界面临的能源危机和环境污染的有效能源载体,结合太阳能和风能等可再生资源的电解水产氢是一种极具前景的氢气生产方式,且能解决前者的分布不均匀和间歇性等问题。但是电解水的两个半反应,氢析出和氧析出反应的室温过程均存在动力学缓慢的问题,需要催化剂加快反应速率及降低能耗。贵金属Pt/C和Ru O2、Ir O2分别被认为对氢析出和氧析出反应具有优异的催化活性,但是贵金属存在储量低、成本高等问题,不适用于工业化大规模生产。因此急需开发出高效低成本的非贵金属电催化剂。在非贵金属中钼基催化剂表现出优异的电催化性能。除开发新型高本征活性催化剂外,通过优化材料微结构最大化反应活性位也是进一步提升催化剂表观催化活性的重要手段。基于上述考虑,本文开展对钼基纳米材料进行结构优化和功能设计,将其应用于电解水电极研究。（1）通过简单的可放大球磨法机械活化合成策略成功地制备了具有异质结构的钼和镍硫化物纳米片（Mo-Ni-S NSs）。Mo-Ni-S NSs电催化剂在碱性电解质中具有优异的氢析出性能。最佳的Mo-Ni-S NSs纳米片材料在1.0 M KOH溶液中析氢反应达到10m A/cm2电流密度仅需-83 m V的过电势。高催化活性得益于大量暴露的配位Mo-S边缘和Mo S2-Ni Sx异质界面,为水吸附和化学活化过程提供了大量的反应活性位点。（2）以钼酸盐、三聚氰胺和三聚氰酸为化学原料,通过合理的结构设计与成分调控,成功制备出两种少见的碳化一钼材料(α-Mo C1-x和η-Mo C)。该材料具有多孔的二维片状结构。纳米“片中孔”结构使材料产生了大量活性位点与缺陷,加速了电化学反应中物质与电荷的传输,从而提高了析氢反应的反应速率。α-Mo C1-x和η-Mo C在0.5 M H2SO4溶液中达到10 m A/cm2电流密度分别需要-158和-122 m V过电势,在1.0 M KOH溶液中达到10 m A/cm2电流密度分别需要-147和-119 m V过电势,性能已经与常见活性β-Mo C2接近,碱性条件高过电势下电流密度甚至超过商业Pt/C催化剂。密度泛函理论计算（DFT）表明氮原子掺杂能够减少材料表面的氢质子吸附能,从而改善材料的本征析氢活性。（3）通过两步水热法制备出具备氢析出、氧析出催化活性的双功能催化剂（Mo,Sx）Co Nws@NF,且氧析出过电势极低（80 m V@10 m A/cm2）,优于最新文献大多数氧析出电催化剂,材料也拥有优异的氢析出活性与稳定性。材料优异的电化学性能一方面归因于具有大量钼镍钴硫化物的异质界面,另一方面归因于以泡沫镍为基底的三维结构和导电率。综上所述,我们从活性钼基析氢和析氧材料出发,以设计和优化材料结构为着眼点,研究并讨论了构建异质结构和新颖微结构对电化学性能的影响,旨在促进对钼基材料催化过程的认识,为低成本、高活性的非贵金属电解水催化材料的开发提供技术借鉴。