随着社会经济的快速发展以及人类对化石燃料日益增长的需求,能源危机成为全世界人民普遍关注的问题。由于传统化石燃料是不可再生的一次资源且含量有限,因此可再生的新型能源的开发与利用,对于实现可持续发展、改善人类赖以生存的环境都是至关重要的。氢能作为一种新型清洁能源,因其来源广、能量密度高、产物无污染已成为传统化石燃料的理想替代品。电解水制取氢气具有原料易得,产物稳定且可以实现大规模生产等优点,是目前最有发展前景的制氢技术之一。然而,电解水体系中两个半反应（析氢反应HER与析氧反应OER）的较大过电势在很大程度上限制了其实际应用,尤其是涉及复杂四电子转移的OER反应。贵金属催化剂（Ru O2、Ir O2等）是目前公认的性能最优异的OER催化剂,但其储量较少且成本较高,在极大程度上限制了贵金属基催化剂的实际应用。因此,开发高效且具有成本效益的非贵金属基电催化剂对于氢能经济的发展十分关键。大量研究表明,具有独特晶体结构和能带特征的过渡族金属硫化物（Co9S8）展现出可与贵金属催化剂相媲美的催化活性。而且,通过进一步调控电极材料的组分以及纳米结构,不仅可以有效调节其电子结构,而且可以提升比表面积以及电子传输速率,这对于进一步提高电极材料的催化活性具有重要的意义。本文以改善催化剂的电催化活性及稳定性为目标,通过对材料的成分组成与微观形貌进行设计,构筑高效稳定的钴基硫化物电极材料,并应用于析氧反应。主要研究内容如下:（1）本文首先通过调节金属元素Fe的掺杂量来对Co9S8进行组分优化,制备了具有独特空心球结构的(Co1-xFex)9S8催化剂。DFT理论计算以及实验结果表明,Fe原子掺杂有效调节了本征材料Co9S8的晶体结构及电子结构,同时有效缓解了Co9S8在电化学过程中的结构变化。此外,独特的空心球结构可以大大增加电极材料与电解质的接触面积。我们制得的催化剂粒径较小且空心球外表面非常粗糙,充分暴露了大量催化活性位点并促进了电荷之间的有效转移从而实现高效的电催化活性。通过对Fe的掺杂含量进行调控,得到的代表性催化剂CFS-0.08在碱性溶液1.0 M KOH中仅需268 m V的过电位就可以达到10 m A cm-2的电流密度（商用Ru O2的过电位为262 m V）。CFS-0.08样品还表现出接近于商用Ru O2的塔菲尔斜率(CFS-0.08和商用Ru O2的Tafel值分别为63.9 m V dec-1以及60.8 m V dec-1)。更重要的是,引入适量的Fe元素后,Co9S8的稳定性大大增强,可以在长达60 h内维持稳定的工作电压。在这项工作中,金属阳离子掺杂和形貌调控的协同策略有效提升了Co9S8的催化活性和稳定性,对开发新型钴基硫化物在能源电催化领域的应用提供了借鉴意义。（2）在金属阳离子掺杂对Co9S8基催化剂性能调控的研究基础上,我们还研究了非金属元素掺杂对Co9S8催化剂性能的影响。在众多非金属元素中,与S元素处于同一主族的Se元素含量丰富,相关研究表明Se元素在催化反应中可大大提升电极材料的催化活性以及稳定性。在本章节中,我们主要探究了Se元素掺杂对Co9S8电子结构的调控以及电化学性能的影响。我们以碳布作为基底材料,合成了碳布负载的且具有良好分散性的Co9S8-xSex催化剂材料。XPS结果表明Se的掺杂可调控Co与S元素的电子结构,同时随着Se掺杂量的增大,Co9S8-xSex中Co2+/Co3+的比例也随之增大,Co2+的含量增多有利于提高电极材料的催化活性。通过调控Se的掺杂量,最优化样品CSSe-1.09表现出优异的OER性能,电流密度为10 mA cm-2时的过电位可低至271 mV。同时经过120 h的长时间恒电流稳定性测试,其电化学性能未发生明显的衰减,说明该催化剂在实际工业生产中具有持久应用的潜力。此外,密度泛函理论（DFT）计算表明,CSSe-1.09电极的高催化活性主要归因于Se元素的引入大大降低了析氧反应决速步骤中（由*O到*OOH的过程）的能量势垒,同时优化了含氧中间体与活性位点之间的结合能。