由于化石燃料地过度开采和使用,人类面临着严峻的环境污染和能源紧缺问题。发展清洁能源,是实现“双碳”重要战略的必由之路。氢能由于比能量高、温室效应气体零排放,被认为是理想的清洁能源形式。电化学水分解电解池和燃料电池是实现氢能经济的关键技术。目前在应用中,质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）成本长期居高不下,阴离子交换膜燃料电池（Anion exchange membrane fuel cell,AEMFC）被视为最具商业化应用潜力的下一代燃料电池技术。同时,由于成本较低,碱性电解池技术在工业领域得到良好的应用。析氢反应（Hydrogen evolution reaction,HER）和氢氧化反应（Hydrogen oxidation reaction,HOR）是水电解池和燃料电池的关键半反应,但HER和HOR在碱性介质中比酸性介质中慢2-3个数量级,严重制约了碱性电解池和燃料电池的发展。因此,设计和发展廉价、高效和稳定的非贵金属氢电极催化剂成推动氢能经济发展的关键。因为具有类Pt的电子结构和较低的价格,目前主要的氢电极非贵金属催化剂均围绕Ni基材料进行开发。然而,Ni对碱性中HER和HOR中间产物*OH的吸附能力较弱,对*H的结合力较强,其本征催化活性不高。有研究表明,W等亲氧元素的引入,有利于促进*OH的吸附,同时平衡Ni对*H的吸附,从而加快反应动力学速度,提高其催化性能。因此,本论文设计和开发了Ni-W双元过渡金属碳化物催化剂（Ni6W6C NPs/NF）和镍钨合金-二氧化钨异质结构催化剂(Ni17W3/WO2@rGO),并系统性研究了上述催化剂的结构、HER和HOR性能等。主要内容概述如下:1、通过水热法及随后退火处理方法成功合成了NixWyC双元碳化物（Ni6W6C NPs/NF和Ni2W4C NPs/NF）。利用一系列物理表征技术研究了所制备材料的结构。所制备Ni6W6C NPs/NF催化剂在0.1 M KOH中,在100 mV是展示出2.5 mA cm-2电流密度,而Ni2W4C NPs/NF仅具有1.3 mA cm-2电流密度。同时Ni6W6C NPs/NF展示出42.7 mV dec-1 Tafel斜率,表明具有更快的催化动力学速度。此外,Ni6W6C NPs/NF在30 mV电位下可维持1 mA cm-2电流密度超过10 h,展现出较高的稳定性。该研究对发展过渡金属碳化物基HOR非贵金属催化剂具有科学意义。2、通过湿化学法及退火处理,成功制备了镍钨合金-二氧化钨异质结构催化剂,利用一系列物理表征技术详细研究了所制备材料的结构。所制备Ni17W3/WO2@rGO在1M KOH条件下HER测试,在10 mA cm-2时,过电位仅有24 mV,恒电流在100 mA cm-2时,能够稳定50 h,通过Ni17W3/WO2@rGO催化剂在0.1 M KOH条件下HOR测试的LSV曲线分析,在100 mV电位下,电流密度可达到2.9 mA cm-2,并且在50 mV的电位下稳态极化曲线测试,经过80 h的测试,电流密度基本无衰减,在长循环使用中表现出优异的稳定性。本研究对发展高性能异质结构催化剂具有重要意义。