未来代替能源最有效的技术之一是利用光催化和电催化技术将太阳能和化学能转化为电能,而高效催化剂的设计合成是关键技术之一。研究发现,大多数过渡金属（例如Co、Ni、Fe、Cu）复合物的合成过程简短且成熟,在实现选择性活化方面有着无可比拟的优势,因此是一种良好的催化剂,且在光催化和电催化领域都有着重要应用。其中,钴基纳米催化剂在光/电催化中都表现出良好的催化性能。本文设计了三种钴基纳米材料,通过对不同钴基材料的表界面结构调控,实现了其电催化及光催化的性能增强,以下是主要研究内容:1.采用简单的溶剂热法合成了具有0D/1D/2D多维结构的PtCo合金@苯甲酸钴/石墨烯（PtCo@Co-BA/Gr）复合催化剂。其中,作为关键载体的苯甲酸钴（II）具有合适的内部孔道以负载Pt纳米颗粒,可以通过原位还原在一维孔道中形成PtCo合金,并且苯甲酸钴（II）外表面的羟基有助于在苯甲酸钴和石墨烯之间形成强相互作用。与市售的Pt/C催化剂相比,所制备的PtCo@Co-BA/Gr复合催化剂显示出更大的电化学活性表面积,并且在酸性介质中对甲醇、乙醇、乙二醇的电催化氧化反应表现出更强的活性及耐久性。2.长期以来,由于钴基纳米材料禁带宽度较窄,对太阳光的利用率较高,所以也将其应用在了光催化中。本节采用水热法合成了ZnCdS/NiCo-LDH复合催化剂,通过调节Zn/Co比例,得到了三种不同结构的复合催化剂:Z型异质结、半包围及其核壳结构。对比研究了它们在可见光下（λ≥420 nm）分解水产氢的性能。用三乙醇胺作牺牲剂,发现半包围结构复合催化剂在可见光分解水中呈现出最优异的性能和良好的稳定性:产氢率为2.8 mmolg^-1h^-1,别比纯的ZnCdS、NiCo-LDH提高16倍和8倍。同时通过价带计算、光电性能分析和自由基测定等手段分析了该结构催化剂性能增强的机理。3.为了进一步提高上述ZnCdS/NiCo-LDH半包围结构催化剂的稳定性和催化活性,在上述两相催化剂的基础上分别负载了贵金属Pt、Au、Ag,得到Pt/ZnCdS/NiCo-LDH,Au/ZnCdS/NiCo-LDH,Ag/ZnCdS/NiCo-LDH半包围Z型结构催化剂。通过改变贵金属的含量,发现1 wt.%Au/ZnCdS/NiCo-LDH在可见光下分解水产氢的活性和稳定性是最好的,其产氢率为4.9 mmolg^-1h^-1,较ZnCdS/NiCo-LDH催化剂提升了近2倍,在10圈循环后产氢率达到98.7%。通过催化剂结构和光电性能的研究发现:Au负载在ZnCdS和NiCo-LDH的界面之间时,即形成了完美的半包围Z型结构是其催化性能提升的关键。