随着全球人口快速增长,能源需求的增加,以及气候变化迫在眉睫,对发展可持续的新型绿色清洁能源越来越重视。电化学能源转化,尤其是电化学水分解成为相关领域的研究热点,但是电极表面缓慢的动力学反应严重限制了转化的速率和效率。对此,人们通常采用催化剂来加速动力学反应从而提高活性。因此发展高效、稳定、低成本的电催化剂至关重要。鉴于此本论文对铁基催化剂的制备与产氧反应（OER）机理进行了一系列系统的研究,从而为催化剂的设计给予一定的指导。取得的主要研究结果如下:通过NaBH₄还原和电化学阴极沉积法分别制备了一元铁基固体颗粒催化剂和薄膜催化剂,结构表征显示催化剂在电极工作时以羟基氧化物状态存在。探究了其在金、玻碳、铂、钯基底上的OER性能,结果显示金基底上的最优。分层设计了具有表面活性位的多孔异构催化剂,结果表明三维介孔NiO还原的多晶Ni金属骨架在其最外表面引入Fe时可以表现出优异的OER性能。同时,在OER过程中,金属Ni的外表面发生了重构,形成了由NiFeO_xH_y表面层和电子导电Ni核组成的异质结构。制备的NiFeO_x H_y/Ni催化剂的本征活性随着活性中心数和电荷电导率的增加而提高。表面分散的铁物种是本质上的活性位。通过水热法成功合成制备了FeW复合氧化物,OER测试过程中发生结构转变形成FeWO_xH_y催化剂。重构后的FeWO_xH_y催化剂表现出了优异的产氧性能,10 mA/cm²下的过电势为0.38 V,还展现出了优异的稳定性。理论计算表明,活性位的铁在周围钨的促进下改善了OER反应过程中^*OH向^*O的转变,从而提高了其催化活性。借助草酸采用水热法合成了一系列Fe_100-xNb_x混合氧化物材料,并检测了它们在碱性溶液中的OER性能。草酸在制备原子级掺杂的铁铌复合材料中起着重要的作用,草酸能抑制铌水解生成氧化铌颗粒,合成含铌的FeC₂O₄。原位电化学反应使得FeC₂O₄转化为Fe-Nb均相混合氢氧化物。在金基底上制备的Fe₉₀Nb₁₀混合催化剂具有良好的OER活性和长期稳定性。理论计算表明Nb取代促进了Fe位吸附OH向O的转化,降低了总OER的势垒,使OER活性显著提高。