人类在时代变革中奔向高度文明，同时对自然资源的攫取程度日趋增加。传统化石能源占据着举足轻重的地以及环境污染带来的影响无法消弭于无形，同时，人们本着居安思危的求生法则将目光转向了可再生洁净能源系统，最终将这一思路确定为新的发展目标。氢气，作为可再生能源载体，具有超高的热值、燃烧后不会对大气造成污染且能够循环利用。而电催化水分解是目前所知道的最有效的产氢方式之一，因为通过这一技术所得到的氢气纯度高、对大气没有污染且操作流程简单。因此，设计并合成具有特殊结构、能特异性催化电解水制氢并能保持持久稳定性的催化剂是推进洁净能源储存和转化的最佳途径。同时考虑到生产成本，本论文分别制备了阳离子可调的花状(NixFe1-x)2P@GCs作为HER与OER双功能催化剂和六边形Mo2C负载Pt纳米簇作为HER催化剂，同时也对它们的物相和结构进行了表征，最后分别通过电化学性能测试证实其催化电解水反应的能力。
　　众所周知，贵金属催化剂由于其较低的地壳丰度决定了它们无法大规模应用。虽然基于过渡金属磷化物的研究已经层出不穷，但是形貌可控、成分可调并且具备稳固精细结构的过渡金属磷化物的合成却是一个相当有难度的课题。鉴于此，借助形貌控制和成分调控相结合的方式设计并合成了一系列阳离子可调(NixFe1-x)2P封装在石墨化碳膜中的花状催化剂。通过逐步调节Ni/Fe摩尔比，(NixFe1-x)2P的电子结构得到调整从而实现了通用的HER和OER催化行为。密度泛函理论计算也强有力证明有着最优比例的(NixFe1-x)2P可以有利于其吉布斯氢吸附自由能接近于理想值以及降低水吸附自由能，从而促进水分解。同时，将可调的(NixFe1-x)2P纳米粒子嵌置于石墨化碳膜中可以赋予这类复合物更多的活性位点、杰出的导电性以及加强的稳定性。事实上，阳离子可调的(NixFe1-x)2P纳米粒子与石墨化碳膜的协同效应是这些复合物表现出增强的催化活性的原因，这一点可以通过该催化剂在OER催化过程中电流密度为10mA cm-2时，其过电位仅仅为206mV（j=50mA cm-2时η=256mV）证明。同时，作为双功能催化剂的(Ni0.75Fe0.25)2P@GCs在电解水装置中既作阳极又作阴极时，电流密度为10mA cm-2状态下，其所需电位仅仅为1.541V（j=20mA cm-2时电位为1.573V），并持续30h，足以媲美IrO2和Pt/C催化剂。更重要的是，这一研究可以为合成低成本、成分可控且高效的双金属电催化剂用于水分解提供了一种思路。
　　利用玉米秸秆作为绿色碳源，然后借助化学气相沉积（CVD）一步合成正六边形Mo2C纳米片。然后利用湿法还原和低温退火相结合的方式实现Pt(111)面与Mo2C(001)面原子级接触，最终生成Pt和Mo2C高度结合的Pt11.7/Mo2C和Pt6.4/Mo2C复合材料。其中，Pt11.7/Mo2C不但表现出与Pt/C高度相近的HER催化活性，而且有着Pt/C难以望其项背的稳定性。经过30h的电化学过程后，Pt11.7/Mo2C仅仅表现为0.8%的电化学衰减率。这一研究为新型复合材料关于晶面调节的设计从而得到高效电催化剂提供了思路。