随着能源需求急剧增加,全球化石燃料枯竭问题不断加剧,越来越多的研究集中在绿色和持续能源的有效开发上。电解水制氢提供了零碳化排放、高纯度和持续化的产氢,也是目前最有前途的技术之一。电解水制氢由两个半反应所构成,阴极析氢反应（Hydrogen evolution reaction,HER）和阳极析氧反应（Oxygen evolution reaction,OER）。然而,HER和OER的高过电位阻碍了电解水制氢技术的广泛应用。目前,通常使用贵金属催化剂Pt、Ru/Ir-基氧化物来大大降低HER、OER的过电位并促进水电解制氢的顺利进行,但是它们的低储量和高成本限制了其大规模工业化应用。因此,高效、廉价催化剂的开发已成为一项挑战。本文通过使用泡沫镍（Nickel foam,NF）作为骨架结构,将NF的宏观大孔进行填充固定特殊结构的催化剂形成自支撑层次多孔电极。这种策略有效的容纳了更多的催化剂物质,并且充分利用了NF的宏观大孔。通过简便的无钯化学镀法使碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）表面负载上Ni-P合金。随后,将“交错缠绕网络”Ni-P/CNTs填充固定在NF的大孔中,制备出Ni-P/CNTs锚定在NF多孔中的自支撑电极（Ni-P/CNTs/NF）,并且表现出优异的析氢性能。而为了进一步提升Ni-P/CNTs的催化活性,将Ni-P/CNTs与三聚氰胺混合进行掺杂N,在热处理过程中使Ni-P合金转变为N掺杂的磷化镍纳米颗粒（N-Ni3P/Ni）,并且此纳米颗粒嵌入在N掺杂的CNTs（N-CNTs）中形成一种“网络状结构”催化剂（N-Ni3P/Ni/N-CNTs）。最后,将此催化剂通过电镀的方式固定在NF的宏观大孔中,从而达到空间分割的效果,并且获得了N-Ni3P/Ni/N-CNTs锚定在NF多孔中的自支撑层次多孔电极（N-Ni3P/Ni/N-CNTs/NF）。N-Ni3P/Ni/N-CNTs/NF电极在1 M KOH中仅需73 m V（HER）和270m V（OER）过电位就可以达到10 m A cm-2,并且N-Ni3P/Ni/N-CNTs/NF电极需要1.57V的全解水分解电压达到20 m A cm-2。随后,将高稳定性的Co3O4作为催化剂载体,并通过电镀镍的方式固定在NF孔径中形成高空间利用率的电极（Co3O4/NF）。然后,利用无钯化学镀法使Co3O4/NF电极表面包裹上一层Ni Co P合金。最后,通过高温磷化处理得到了二维鳞片状钴掺杂磷化镍的自支撑电极（Co-NixPy@Co3O4/NF）。由于不同金属元素之间强烈的协同效应、可调节的电子结构以及独特的二维鳞片状纳米结构和分层多孔载体形成的高活性表面积等因素,使所获得的Co-NixPy@Co3O4/NF可作为优异的HER和OER电催化剂。在1 M KOH中,Co-NixPy@Co3O4/NF仅需1.47 V(20 m A cm-2)的全解水分解电压,并且在1.62 V电压下,可以保持36 h的耐久性,且无明显衰减现象。