过度的使用化石能源会加剧环境污染和气候变暖等问题。因此,发展一种清洁、可再生的能源作为化石能源的替代品迫在眉睫。在众多替代能源战略中,氢能以其最高的单位能量密度和产物无污染的特点,而备受瞩目。在众多的制备氢气的方法中,电解水由于具有原料丰富易得,不依赖化石能源的特性,被认为是一种非常有前景的制氢方法。燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置,以其特有的高效率和环保性引起了全世界的关注。在电解水和燃料电池的催化电极材料中,以Pt等贵金属为主的催化剂由于价格昂贵,储量稀少,限制了电解水和燃料电池的广泛应用。因此,开发出高性能、低成本的非贵金属催化剂具有重大意义。首先,本论文采用一步法合成了含有丰富的氢氧化合物的CoFe双金属甘油酸空心纳米微球（CoFe G-HS）,并将其应用于电解水的阳极反应（OER）。在电流密度为10 m A·cm^-2时对应的过电位为242 m V,Tafel斜率为49.4 m V·dec^-1,低于商业Ru O₂催化剂的过电位和Tafel斜率(319 m V,111.0 m V·dec^-1),表明CoFe G-HS具有非常优异的OER催化性能。时间演变实验表明CoFe G-HS的生长过程符合Ostwald熟化机理。通过和焙烧后的催化剂进行对比表明,其中富含的氢氧化合物对于OER的催化过程起着非常重要的作用。通过和单金属甘油酸催化剂的对比表明,CoFe G-HS独特的纳米片层堆积空心结构以及Co和Fe离子之间的协同作用对于OER的性能都有促进作用。其次,本论文通过将合成的FeMn双金属类MOF-74前驱体与三聚氰胺混合后,在800 ^oC氮气下焙烧,制备了氮掺杂的碳纳米管包裹Fe Mn合金的纳米催化剂,并将其应用于燃料电池的阴极反应（ORR）。Fe₃Mn₁/N-CNTs-100表现出最好的ORR活性和稳定性,其半波电位为0.865 V,比商业Pt/C催化剂高10 m V,并且在经过10000 s的计时电流测试之后,电流密度仍保持了初始的96.1%,高于商业Pt/C（60%）。这优异的性能可归结于吡啶型N和Fe₂N物质两种活性位点的共同作用,较大的比表面积适宜的孔道结构,以及独特的空间结构对于活性位点的保护等因素。但是通过在酸性介质中ORR活性的评价和相关表征发现,Fe₂N物质可以在酸性和碱性介质中起到催化ORR过程的作用,而吡啶型N只能在碱性介质中催化ORR过程,在酸性介质中没有催化功能。