随着全球经济和工业化的快速发展,世界各国对能源的需求持续增长。目前,世界范围内的能量来源主要是化石燃料。化石能源持续增加的使用增大了二氧化碳和有害气体的排放,全球遭受着环境污染以及温室效应的影响。近些年来,风能、潮汐能、地热能、太阳能等新型能源技术正在蓬勃发展,但是其能源的时效性受时间和空间影响较大,能源供给的不连续性以及地域分布不均匀性导致大量新能源技术并不能大规模应用于当前的生产生活中。氢能在新能源技术中具有重要地位,其具有能量密度高、燃烧热值高、清洁可持续等优点,被认为是21世纪最具潜力的能源。因此,电解水技术应运而生,其产生的氢气和氧气纯度高,可以满足工业上的需要。同时,其它新能源技术造成的过剩产能也可以用来电解水制氢、制氧,将多余的电能转换为氢能储存,投入到燃料电池汽车等新型应用当中,提高全球的能量利用效率。电解水技术面临的关键问题是其成本较高、能耗较大,因而需要使用催化剂来降低电解水所需要的反应势垒。但目前的商业催化剂Pt/C和Ir O2等价格昂贵,而且仅具有单一的催化性能,不能满足规模化的应用,因此人们把研究目光转向了非贵金属双功能催化剂,并做了大量的理论与实验研究。本论文的研究重点是过渡金属碳化物与磷化物的双功能催化剂。通过对电子结构与微观形貌的调控,以及合成实验条件的优化,以一维碳纳米纤维为基体,得到了性能优异的双功能催化剂。结合各项表征手段探索了材料内各种元素间的协同作用,了解其中的反应机理,具体内容如下:1、利用静电纺丝技术及后续的热处理手段制备了Co/Mo2C-NCNTs催化剂,得益于Co与Mo2C之间的协同作用降低了M-H的键能,提高了Co对OH-的亲和度,以及碳纳米管和网状结构的碳纳米纤维组成的三维结构增大了催化剂的比表面积,暴露了更多的活性位点,Co/Mo2C-NCNTs在1 M KOH的环境中表现出优异的OER和HER性能,其在10 m A cm-2的电流密度下的过电位(η10)分别为320和170 m V。在全水解过程中,该催化剂同样表现出优异的催化活性与稳定性。2、利用静电纺丝技术及后续的热处理手段制备了NP-Ni Co P-CNF催化剂。不同于传统的磷化方法,本论文采用绿色无毒的植酸作为磷源。根据EXAFS等分析测试技术的表征,N和P的掺杂以及Ni和Co的引入,有效地提高了催化剂的催化活性。制备的NP-Ni Co P-CNF催化剂在1 M KOH溶液中对OER和HER均表现出优异的性能(η10=260 m V和η10=98 m V),全水解的槽电压仅为1.645 V。