随着化石燃料的减少和环境污染问题的日益加剧,未来社会的发展将不得不依赖于可持续的再生能源。氢气,由于它具备热值高、零碳排放、易于运输和资源丰富等特点,并且氢燃烧后的唯一产物是对环境无污染的水,因此氢能被公认为是一种取代传统化石燃料的新型能源。热分解水制氢所需的温度极高,很难实现,而电化学分解水在常温下即可进行,因此电化学分解水被认为是一种有前景的大规模产氢方法。电化学分解水由析氢反应（HER）和析氧反应（OER）两个半反应组成。完成电化学分解水的主要挑战是克服这两个半反应中固有的反应动力学迟滞。特别是OER反应,它涉及四个电子的转移,是一个内在动力学迟滞过程,具有较大的过电位。为了能够高效地实现电催化分解水制氢,寻找能够降低HER和OER反应中过电位的高效电催化剂至关重要。迄今为止,在碱性溶液中,Pt基催化剂是用于HER的最有效的活性材料,RuO₂和IrO₂是OER中最优良的电催化剂。然而,由于这些贵金属催化剂的资源稀缺和价格高昂,限制了它们在电催化分解水产氢中的实际应用。因此,开发地壳中含量丰富、价格低廉、选择性高、过电位低且稳定性好的催化剂是非常重要的。过渡金属氧化物因其具有来源广泛、价格低廉和催化性能优异等特点,引起了研究者们极大的兴趣,现已大量用于能量的转换和储存,同时过渡金属氧化物被认为是最有前途的电催化剂。本文通过简便的方法设计合成了过渡金属铁、钴和镍的氧化物,通过电化学方法研究了这些材料的析氢、析氧以及全分解水性能。本文主要内容如下:1、通过添加不同含量的氧化石墨烯（GO）以简单的水热法和煅烧处理制备了NiCo₂O₄,将其涂在不锈钢网（SS mesh）上进行HER和OER性能研究。碱性溶液中的HER和OER测量结果表明,添加不同GO含量制备的NiCo₂O₄催化剂,其HER和OER活性不同。GO用量为10 mg时,涂在SS mesh上的NiCo₂O₄（NiCo₂O₄-10@SS mesh）的HER和OER反应活性最高。HER中,其在10 mA cm^-2的电流密度下产生0.205 V的过电位。OER中,在0.263 V的过电位下产生10 mA cm^-2的电流密度。此外,无论在HER还是OER中,NiCo₂O₄-10@SS mesh都表现出良好的稳定性。2、在碱性条件下研究了几种常用的导电性载体,镍泡沫表现出优异的HER性能,在10 mA cm^-2的电流密度下具有0.217 V的过电势,Tafel斜率为130 mV dec^-1。不锈钢网表现出良好的OER性能,在10 mA cm^-2的电流密度下过电势为0.277 V,Tafel斜率为51 mV dec^-1。同时,镍泡沫和不锈钢网分别在HER和OER期间均表现出高稳定性。此外,以镍泡沫作为阴极,不锈钢网作为阳极的两电极系统中,当电流密度达到10 mA cm^-2时所需的电压仅为1.74 V。3、通过简单的水热法和煅烧处理合成了组成为Fe_xNi_1-xCo₂O₄（x=0,0.05,0.1,0.15,0.2）的铁、镍和钴的尖晶石型三元过渡金属氧化物,并将其涂覆在镍网（Ni mesh）上。OER测量表明,碱性条件下,在所制备的催化剂中,Fe_0.1Ni_0.9Co₂O₄@Ni mesh具有最好的OER性能,在10 mA cm^-2的电流密度下,过电势低至271 mV,Tafel斜率为48 mV dec^-1,优于RuO₂以及大多数报道的基于非贵金属的混合金属氧化物电催化剂。此外,Fe_0.1Ni_0.9Co₂O₄@Ni mesh在碱性溶液中进行长时间的电解时还表现出优异的稳定性。