目前的燃料来源大部分是化石燃料,如煤炭、原油、天然气等。化石燃料过量使用导致能源不足和环境污染问题引起了人们普遍重视。所以,研究安全、有效、洁净的可再生能源成为科学研究的热门所在。由于氢燃料能量密度较高,对环境友好,被视为最有潜力的新能源,其能够在内燃机或燃料电池中转化为能量。此外,质子交换膜（PEM）电解槽与质子交换膜燃料电池（PEMFCs）组合系统是一种很有吸引力的储能方法。质子交换膜电解槽的阳极反应为析氧反应（OER）,PEMFCs的阴极发生的是氧还原反应（ORR）。因此OER和ORR在可再生能源存储和转化技术中占有重要地位。OER是四电子转移过程,它需要更大的过电位来克服反应势能。目前,OER活性最高的催化剂仍然是以贵金属为基础的催化剂,如Ru O2和Ir O2,但这些贵金属化合物的大规模应用因其价格昂贵和储量稀少而受到限制。在ORR中,昂贵的铂金等催化剂也同样严重阻碍了其商业化发展。ORR通常有两种反应路径,一种是4电子过程,产物为水（H2O）,另一种是2电子过程,产物为过氧化氢（H2O2）。其产物均无污染,对环境友好。其中H2O2是一种重要的对环境无污染的氧化剂,广泛应用于医疗行业、废水清理、造纸工业和绿色化学合成等领域。电催化2电子ORR是一种很有前途的生产H2O2的策略,它可以取代传统的蒽醌氧化工艺,实现双氧水的原位合成。为了更高效的产出氢能和对其充分利用,这就需要设计合成出的催化剂具有催化效率高、稳定性好、价格低廉等优点。通过研究发现,二维材料能够提高离子的扩散速度,提供极大的离子嵌入通道。MXene丰富优异的化学性质、表面亲水性、导电性和稳定性使其成为最被看好的能量储存/转换材料之一。本论文研究了铅网负载二维氧化铅薄片在酸性环境中的OER性能,探索了二维钼基MXene和MXene/Pt催化剂的ORR性能。本文主要研究内容分为以下三个方面:1.设计了一个分层结构,即采用激光雕刻机将铅箔雕刻成网格状,再通过水热法成功在铅网表面生长了一层氧化铅薄片。以此增加活性位点的数目和电化学活性面积,大大提高了其析氧活性。经过X射线衍射仪（XRD）技术、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等对催化剂进行物理表征,证明了我们所需的催化剂被成功制备出来。详细研究了不同水热时间对催化剂结构和催化性能的影响,电化学测试结果表明其中经过24小时水热反应后制备出的催化剂具有优异的OER活性,表现出催化效率高、稳定性高、耐高温等特性。氧化铅（Pb O2）具有优异的电化学催化效率和稳定性,受到广大研究者的青睐。2.采用酸碱刻蚀法成功制备出钼基MXene,并对其进行了物理化学表征。通过XRD、SEM、TEM、XPS和能谱仪（EDS）等对制备的样品进行物理特性分析。XRD测试能谱显示出MXene的特征峰,表明我们成功制备出了MXene相。根据SEM和TEM测试结果表明,样品具有明显的二维结构,并且不同MXene样品层间距的大小不同。用电化学工作站测试了钼基MXene在0.1 mol L-1 KOH溶液中的电催化ORR性能。电化学测试结果表明,Mo2Ti C2Tx具有较高的过氧化氢选择性（H2O2%）和稳定性。在0.4 V vs.RHE时,H2O2%为96.3%,通过稳定性测试后,H2O2%提高了5.98%,半波电位仅负移了7 m V,并且H2O2的电流密度基本不变。H2O2的产率为548.8 mmol g-1 h-1。3.采用化学还原法制备出MXene/Pt催化剂,并对其进行了物理化学表征。XRD结果表明,成功合成了MXene/Pt。TEM测试结果显示了Pt纳米颗粒均匀分布在MXene纳米片表面。电化学测试结果表明,与商用Pt/C催化剂相比,MXene/Pt催化剂具有较高的ORR活性。其中Mo2Ti C2Tx/Pt具有良好的电催化性能,半波电位比商用Pt/C高10.2 m V。更重要的是,Mo2Ti C2Tx/Pt具有优秀的电化学稳定性,连续扫描3000圈后,半波电位负移仅为28.6 m V,远优于商用Pt/C的84.3 m V。