氢气作为一种高燃烧热值、环保无污染的理想绿色能源，受到全球范围的广泛关注。方便而廉价地从水中制取氢气，是实现氢能商业化的关键。光解水制氢与电解水制氢是未来实现大规模、高效率制氢的主要方式，且电解水比光解水更有希望早日实现大规模商业化制氢。目前，最好的制氢催化剂仍然是铂等贵金属催化剂，但由于贵金属资源储量有限且价格昂贵，严重阻碍了大规模商业化制氢的进程。因此，开发新型高效的非贵金属催化剂，成为当前研究的热点课题之一。其中，碳化物具有廉价易得、性能稳定的特点，是最有希望替代铂等贵金属的催化剂之一，但其催化性能与Pt相比仍有很大差距。本课题选取不含金属的石墨相氮化碳(g-C3N4)及不含贵金属的碳化钼(Mo2C)作为研究对象，以光解水和电解水制氢作为探针催化反应，通过催化剂结构和成分设计，合成新型的g-C3N4和Mo2C基催化剂，以期获得增强的分解水产氢的催化活性。　　(1)从g-C3N4独特的分子结构特性出发，通过对其分子结构的改造，提高其光催化产氢活性。采用简单一步热聚合法，制备了磷掺杂g-C3N4光催化剂。磷掺入g-C3N4骨架后，取代C的位置，显著改变了g-C3N4表面的荷电性质，使其表面带负电荷，有利于光生载流子的分离，从而提高光催化性能。其可见光催化产氢速率是纯g-C3N4的2.9倍，可见光照射10min内即可催化降解罗丹明B溶液至基本脱色。　　(2)通过柠檬酸与尿素的一步共聚合反应，制备得到氮掺杂石墨碳共聚合的g-C3N4光催化剂，利用红外光谱、XPS N1s高分辨谱和水中PL谱分析，检测到了氮掺杂石墨碳的存在。氮掺杂石墨碳中氮原子上的孤对电子，可以增强g-C3N4分子π共轭体系的电子离域程度，有利于增强对可见光的吸收，抑制光催化过程中光生载流子的复合，提高光催化剂的催化活性。样品CN-20的产氢速率可达到64μmol h-1，是纯g-C3N4产氢速率的4.3倍。　　(3)采用一种新型的氧化还原固定法，即利用四水合七钼酸铵中高价Mo6+与葡萄糖醛基(-CHO)之间的氧化还原反应，通过简单的水热处理，先将Mo物种以MoO2的形式固定在碳基底上，然后在5％H2/Ar气氛下原位碳化，得到高分散MoCx负载的碳基复合电催化剂(MoCx/C)。详细考察了MoCx/C在电解水析氢反应(HER)中的催化活性，其中MoCx-2催化剂具有良好的HER性能和稳定性，在0.5M H2SO4介质中，电流密度20mA cm-2时的过电位仅193mV。合适的颗粒尺寸，高分散的存在形式，可以暴露更多的活性位点，有利于HER性能的提高。　　(4)采用一种镍辅助策略，低温下制备得到MoCx电催化剂。首先利用Ni2+、MoO42-和2-甲基咪唑在水溶液中的共沉淀反应，得到浅绿色沉淀物（Mo-Ni-咪唑络合物）;以此作为前躯体，在管式炉Ar气氛中，低温碳化得到MoCx催化剂。镍的引入大大降低了MoCx的合成温度，并完全改变了催化剂的表面形貌。通过深入研究碳化温度和其它金属添加对MoCx催化剂的影响，提出镍催化MoCx低温生成的可能原因，并发现在Fe、Co、Ni、Cu中，只有Ni可以催化MoCx的低温生成。制备得到的MoCx催化剂具有良好的HER性能和稳定性，MoCx与Ni-Mo合金的协同催化作用、高的Mo3+/Mo2+摩尔比、高的电化学活性表面以及低的电荷转移阻抗是其高的HER活性的主要原因。