面对日益严峻的环境污染和能源枯竭问题，寻找可再生清洁能源迫在眉睫。在一系列代替化石能源的新型能源中，氢气作为一种高能量密度的燃料，其产物只有水，可以实现含碳化合物的零排放，因此受到人们的关注。然而，目前工业上使用的氢气主要来自于化石燃料转化，这是一种不可再生的途径。传统的电解水技术由氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER)组成，由于其制备的氢气纯度高，原料来源广泛，并且电能可以由间歇性的太阳能和风能转化得到，受到了人们的广泛关注。但是，驱动电解水两个半反应发生所需的电位较大，导致电解水产氢能耗高，进而制约了其在工业化生产中的大规模应用。因此，只有开发高活性、高稳定性、低成本的电解水催化剂，降低电解水反应的电压，才能实现氢气燃料的大规模使用，从而缓解能源和环境危机。本课题旨在通过开发新型3d-过渡金属化合物催化剂，将其应用在电催化分解水领域，进一步降低电解水产氢的成本，推动氢气燃料的大规模应用。围绕这个目标，本课题主要进行了以下三个方面的研究:　　一、为了提高碱性电解池的能量转化效率，首先通过水热合成法和磷化合成法的结合，制备了具有高OER催化活性的磷化镍/磷化铁(Ni2P/Fe2P)材料。在反应过程中材料表面发生轻微的氧化，转化成更加复杂的Ni2P/Fe2P-O界面。这导致材料的活性位点增多，从而降低了OER反应需要的过电位。Ni2P/Fe2P材料对于OER反应具有很高的催化活性:在没有电阻补偿的情况下，电流密度达到10 mA cm-2时，反应过电位仅为179 mV;且其电化学稳定性也非常突出，经过长达120小时的稳定性测试后，材料仍保持较高的催化活性。　　二、针对碱性电解池中的HER，采用一步水热法制备了镍-四氧化三锰(Ni-Mn3O4)复合材料体系。复合催化体系中的Mn3O4作为路易斯酸，能够促进电解质中水解离反应的发生;而Ni作为HER催化位点，为氢吸附和H2脱附提供活性位点。Ni-Mn3O4在碱性环境中展现出优异的HER催化活性:电流密度达到10 mA cm-2时，过电位仅为91 mV。此外，材料具有较好的电化学稳定性，在13个小时稳定性测试后，受Ni和Mn3O4之间生成的NiMnOx的影响，Had的迁移更加容易，从而使反应过电位进一步降低。　　三、与碱性环境相比，HER在酸性介质中更容易发生，但受反应介质的影响，材料的稳定性较差。针对这一问题，我们以钛片(Ti)为基底材料，利用程序升温还原过程在其表面生长了呈不规则的棒状的Fe2P。材料与Ti片基底之间紧密结合，没有明显的断层。这种特殊结构使得活性位点可充分暴露于电解液中，并实现了电子在催化剂和基底之间的快速传输。　　电化学测试结果表明，在酸性介质中，材料具有优异的HER催化性能:电流密度为10 mA cm-2时，反应过电位为48 mV，经过28个小时的稳定性测试后，其活性保持良好，说明Fe2P/Ti具有很好的稳定性。