由于化石燃料的过度消耗和环境问题的加剧,人类需要发展能替代化石燃料的清洁、可再生能源。氢能作为一种可持续能源,具有高能量密度和零排放的特点,在未来有替代化石燃料的巨大潜力。电催化分解水作为一种有效的制氢途径,人们对其逐渐深入研究。利用电解槽进行电解水主要包括在阳极发生的析氧反应(OER)和在阴极发生的析氢反应(HER)。电解水过程中由于存在较大的过电势,因此需要利用高效的催化剂来推动电极表面的反应动力学过程,以提高制取氢气的效率。开发具有优异催化性能的电极材料是一项重要的研究课题,近年来受到科学研究者的广发关注。虽然Pt、Ru等贵金属催化剂的催化活性优异,但这些贵金属的自然储量较低,造价高和稳定性不佳等因素限制了其工业化应用的前景。因此,开发地球储量丰富、廉价以及具有高催化活性的电极材料对实现可持续制氢工艺尤为重要。过渡金属磷化物和硫化物具有导电性良好、抗腐蚀性强、稳定性高和成本低等优势,因此被广泛应用于电催化领域。本论文从实现催化活性高,稳定性好和低成本制备等方面考虑去合成双金属的过渡金属催化剂材料并研究它们的电化学HER和OER性能,揭示电催学性能提高的主要机理,具体研究内容如下:(1)采用水热法和低温磷化制备工艺技术,在泡沫镍上合成Ni-Cu双金属磷化物析氢催化剂。SEM结果表明Ni-Cu磷化物催化剂为枝状结构,这种特殊的枝状结构含有大量晶界有利于电解液快速扩散到电极材料中,为HER提供了更多的活性位点。此外,在双金属磷化物之间存在强的协同效应,优化电子结构并改善了材料的导电率。实验结果表明,所制备的NiCu/P具有比单金属磷化物(磷化镍、磷化铜)更好的HER性能,驱动电流密度为10 m A/cm~2仅需要99 m V的过电压,塔菲尔斜率为76 m V/dec。该工作为制备其它的双金属磷化物替代贵金属作为析氢催化剂提供了一种通用的方法。(2)采用电沉积方法在泡沫镍表面合成了一种钴-锰双金属硫化物析氧电催化剂。SEM观察发现样品的形貌为互相交错连接的纳米片。通过调整Mn/Co原子摩尔比,发现Mn/Co原子摩尔比为2/13的样品Mn CoS-2展现出最佳的电催化析氧活性。双金属硫化物Mn CoS-2析氧催化剂产生50 mA/cm~2电流密度过电压仅为302 mV,塔菲尔斜率值为87 mV/dec,同时Mn Co S-2析氧催化剂具有良好的循环稳定性,施加电流密度50 mA/cm~2连续产氧24小时所需施加的电压没有明显提高。对比24小时前后的LSV曲线发现产生100 m A/cm~2的电压仅增加Δ=18.1 mV。该催化剂表现出较为优良的催化性能,这一方面归因于其表面粗糙片状纳米结构暴露大量的活性位点。另一方面,我们通过引入第二种金属调节了催化剂的电子结构和导电性,增强了电化学活性。