随着能源消耗和环境污染的加剧,发掘利用可再生的清洁能源引起了人们的广泛关注。电解水制氢产业得到了迅速的发展,电解水制氢可有效将富余的电能转化为氢能存储起来。三维多孔的碳纳米管海绵具有优异的电学、力学等性能,将其作为电催剂的基底,可有效提高复合催化剂中的电子传导速率,优化催化剂的纳米结构,增加催化剂的比表面积。有望提高电催化制氢中电能转化为氢能的效率。本论文以提高催化剂的性能为目标,采用电沉积法在碳纳米管海绵上直接生长过渡金属磷化物,探索了电沉积参数与催化剂的形貌、性能之间的关系,研究了不同pH值的电解液对碳纳米管海绵复合电极电解水制氢和制氧性能的影响。采用化学气相沉积法制备碳纳米管海绵,将亲水处理后的碳纳米管海绵制备成电极。之后,采用循环伏安法制备磷化镍纳米颗粒/碳纳米管海绵复合电极,通过调控电沉积过程中的循环次数,调控催化剂的形貌和尺寸,优化催化剂的性能。电沉积过程中磷化镍纳米颗粒直接在碳纳米管表面形核长大,保证了磷化镍和碳纳米管之间的良好接触,实现电子快速传导。磷化镍/碳纳米管复合电极在酸性、中性和碱性电解液中表现出优异的电解水制氢性能,在中性电解液中产生10 mA cm-2的电流密度仅需105 mV的过电势,恒电压测试110 h后催化活性无明显变化,稳定性较好。通过电沉积法将三元电催化剂磷化钴镍负载到碳纳米管海绵上,得到磷化钴镍/碳纳米管海绵复合电极,调控电解液中钴和镍的前躯体比例与浓度,调整磷化钴镍中钴和镍的比例与形貌。其在中性电解液中产生10 mA cm-2电流密度的过电势为93 mV,在碱性环境中表现出优异的电解水制氢和制氧双功能性,产生10 mA cm-2电流密度的过电势分别为73 mV(制氢)与288 mV(制氧)。