世界范围内严重的环境污染和能源危机引发了人们对可持续能源的广泛关注。氢能具有零碳排放和高能量密度的优点,是替代传统化石燃料的理想清洁能源载体。电催化分解水能将太阳能、风能等产生的低压电转化为氢燃料,为大规模制氢提供了一条有前景且可持续的途径。设计低成本、高效的电催化分解水催化剂来取代目前最高效的贵金属催化剂是实现这一目标的关键。过渡金属氮（磷）化物具有类贵金属的电子结构和高的稳定性,使其成为电催化制氢领域有潜力的非铂催化材料。过渡金属氮（磷）化物的结构和形貌对其催化能力有着决定性的影响。二维纳米材料以其独特的物理化学性质和电子特性成为替代贵金属电催化剂的最有希望的材料之一。基于此,本文发展了多种制备结构和形貌可控的二维片层过渡金属氮（磷）化物的有效方法,获得了系列性能优异的电催化剂,具体研究内容如下:单原子催化剂具有原子利用率高且对众多催化反应高活性等优点开启了异相催化研究的新时代,但高稳定性单原子催化剂的可控合成仍然是一个挑战。本部分工作基于两种金属在氧化石墨片层上的“竞争占位”策略,构建了稳定的Co-N4单原子催化剂。Ti物种（钛酸四丁酯,TBT）能优先占据氧化石墨烯上的大多数含氧基团,进而只有少量的Co2+与GO上Ti物种间隙中剩余的基团结合。通过实验与表征结果证明了Co2+与Ti物种的竞争关系可以调控氧化石墨片层上Co单原子的量,且由于Ti物种的竞争和间隔作用,使前驱体经氮化后形成嵌入在二维TiN/rGO片中稳定的Co-N4单原子。制备的Co-N4/TiN-rGO催化剂不仅具有较好的电催化析氢活性和稳定性,且具有高效的催化加氢性能。该策略为制备可控且稳定的过渡金属基单原子催化剂提供了一种有效的策略。通过构建前后过渡金属协同的异质结催化剂是提升催化剂电催化性能的有效途径。钒（V）具有丰富的价态且低廉的价格,本部分工作通过在后过渡金属钴的氮化物中引入前过渡金属钒的氮化物,构建了一种固定在泡沫镍上的分级VN-CoXN/NF异质结双功能催化剂。首先,在泡沫镍基底上合成Co-MOF片层作为生长骨架,沉积钒氧化物纳米片合成V-Co前驱体,氮化处理得到在CoXN三角片层外均匀生长VN薄片的分级VN-Co XN/CC异质结催化剂。分级结构的构建使催化剂具有较大的表面积、丰富的孔结构以及异质界面,从而有利于提高催化剂的催化活性。同时,VN和CoXN间的协同效应进一步促进了催化性能的发挥,使得分级VN-CoXN/CC异质结催化剂呈现出优异的电催化析氢和析氧性能。在碱性电解液中,在较低过电势下,即可达到10 m A cm-2的电流密度（HER:75 mV;OER:318 mV）。同时该催化剂表现出优异的稳定性。多数催化剂只适用于碱性电解液,限制了其在不同电解水领域的应用。Mo基过渡金属化合物在宽p H范围内都具有较好的电催化析氢性能,本部分工作利用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂来调节三聚氰胺（MA）和磷钼酸(PMo12)的配位组装过程,构建二维钼基前驱体,通过可控热解合成在宽p H范围内具有优异电催化析氢性能的二维多孔Mo P/Mo2N异质结催化剂。首先基于理论计算证明PEG和MA之间具有弱的氨基-含氧基团相互作用,从而可以诱导MA在溶液中沿二维方向排列。而PMo12簇与MA之间存在强的氨基-羟基相互作用,在PEG-MA体系中引入PMo12簇后,PEG逐渐被PMo12替换,从而调控PMo12和MA的配位过程使其沿着二维方向生长形成二维PMo12-MA纳米片前驱体。对前驱体进行可控磷化处理获得二维多孔Mo P/Mo2N异质结纳米片。该二维多孔异质结催化剂在宽p H范围内均具有优异的电催化析氢性能。尤其是在中性和碱性体系中,大电流密度下的性能优于商用铂/碳催化剂。结合理论计算和一系列实验,对二维多孔Mo P/Mo2N异质结纳米片优异电催化析氢性能的原因进行了分析,主要包括有利的水解离动力学和异质结周围的电子重排、二维多孔纳米片较大的可接触面积和强的传质能力。构建钼镍前后过渡金属协同催化剂可以调控催化剂的电子结构,从而有利于提升催化剂的催化活性。首先通过水热法在自支撑载体碳纤维布上制备薄的后过渡金属Ni（OH）2纳米片,通过偶联剂在Ni（OH）2纳米片上引入前过渡金属钼的氧化物,经过高温氮化处理得到具有优异电催化性能的小尺寸Mo N修饰的二维多孔Ni3N纳米片（Mo N-Ni3N）。小尺寸Mo N的修饰不仅可以调控Ni3N的电子结构还可以使其形成多孔结构,暴露更多的活性位点,从而改善了催化剂的HER活性。Mo N-Ni3N纳米片催化剂在1 M的KOH以及1 M PBS电解液中,仅需要23和63 mV的过电位即可获得10 m A cm-2的电流密度,在碱性和中性电解液中,其电催化析氢性能优于商用的Pt/C催化剂。此外,密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示Mo N修饰的Ni3N纳米片促进了水的解离以及H*的吸附,有利于实现高效的HER活性。