在当今社会,随着能源需求的急剧增加,化石燃料的不断消耗以及环境污染的日益严重,开发一种环境友好、可再生替代能源是非常必要的。氢气由于具有清洁、可持续和可再生的特性,是一种理想的替代能源。电化学水分解具有低成本、高效率的优点,是一种生产高纯氢很有前景的方法。但是,电化学水分解在用于大规模制氢的实际应用上受到了极大的阻碍,这是由电化学水分解的两个半反应需要较大的过电位引起的,即阴极析氢反应和阳极氧发生反应。目前,贵金属基催化剂如Pt基材料和IrO₂、RuO₂仍然分别是析氢反应和析氧反应的基准电催化剂。然而,由于其稀缺性、价格昂贵以及稳定性差等原因,这些贵金属催化剂在电化学水分解中的工业应用受到了限制。基于此,开发高效的非贵金属基材料尤其是双功能电催化剂用于电化学水分解,有效的促进析氢反应和析氧反应是一条非常可取的新途径。基于以上概念,我们制备了一种生长在碳布（CC）上的三维多孔氮掺杂碳包覆铜钴氮化物（NC@CuCo₂N_x/CC）纳米片阵列的双功能催化剂用于电催化水分解,在碱性电解液中对析氢反应和析氧反应均表现出优异的电催化性能。当电流密度达到10 mA/cm²时,析氢反应的过电位仅为105 mV,析氧反应的过电位为230mV。鉴于其优异的双功能活性,将NC@CuCo₂N_x/CC分别作为两电极水电解槽的阴极和阳极催化剂时电流密度达10 mA/cm²时所需电压为1.62 V。其优异的电催化活性归因于CuCoN_x和氮掺杂碳壳的协同作用。多孔纳米片阵列结构也为离子和分子扩散提供了一个大的活性表面,有利于电子的快速转移。此外,我们还通过密度泛函理论（Density Functional Theory）揭示了关键物种合适的吸附能对催化活性的影响。我们通过简单水热法和高温磷化处理成功的制备出了生长在碳布基底上的三维铜镍磷化物（CuNi₂P/CC）纳米片阵列,并将该材料作为电催化剂用于电解水,在1.0 M KOH电解液中表现出较为优异的电催化活性。当电流密度达到10mA/cm²时,该催化材料对于析氢反应和析氧反应所需的过电位分别为168 mV和330 mV,其对应的塔菲尔斜率分别为72 mV/dec和75 mV/dec。对于NC@CuCo₂N_x/CC催化剂,鉴于其优异的析氧反应性能,我们将其用于苯甲醇选择性电化学氧化制备苯甲醛。实验在H型电解槽中进行,中间用Nafon-117质子交换膜隔开,Pt片电极作为阴极,NC@CuCo₂N_x/CC作为阳极。阳极室含有1.0 M KOH包含15 mM的苯甲醇,而阴极室只含有1.0 M KOH,两电解室内电解液的体积都为10 mL。在阳极室中加入一定量的TEMPO来降低电化学所需电压促进电化学氧化反应。在15 mA恒电流电解实验中,产物苯甲醛的收率接近96%,而苯甲醛的选择性高达95%以上。