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电解水是一种有效的产生高纯氢的技术,但是却受制于阳极缓慢的氧气析出反应（oxygen evolution reaction,OER）。因此发展廉价高效的OER催化剂十分必要。通过研究OER的机理与影响OER过程的因素,在本论文中我们提出了一些通用的OER催化剂设计策略来提升催化剂的本征催化活性和提升催化剂活性位点的数量以及促进一些OER中的重要过程。遵循这些策略,我们合成了一系列高性能的OER催化剂并予以分析。主要包括:1.锰掺杂双重调控的碱式碳酸钴析氧电催化剂的构筑合成了一种生长在泡沫镍基底上的组成和形貌均可控的锰掺杂的碱式碳酸钴（CoMnCH）阵列作为一种双功能催化剂。研究发现,锰掺杂对于碱式碳酸钴不但有形貌上的调控,而且提升了电化学活性面积从而暴露了更多的活性位点;同时也对钴位点的电子结构有所调控,提升了钴位点的本征活性。得益于此,最优的Co1Mn1CH/NF电极展现了极其优秀的OER性能,在30 mA cm-2的电流密度下过电位仅为294 mV,远超于其他已报道碱式碳酸盐基催化剂。得益于3D多孔骨架和密集负载在骨架上规整的纳米片阵列以及两者之间的紧密接触,此电极可以稳定的以462 mV的过电位进行1000 mA cm-2高电流密度的OER。并且,此电极同时表现了优秀的HER性能(180 mV@10 mA cm-2),这是碱式碳酸盐首次报道有HER性能。得益于此,此双功能电极组成的全水分解装置仅需要1.68 V即能进行电流密度为10 mA cm-2的电解水反应。这些发现为设计和探索其他类型的双金属碱式碳酸盐基全水分解催化剂以及大规模电解水提供指导。2.动力学控制合成的镍掺杂氢氧化钴/石墨烯复合析氧电催化剂的构筑发展了一种通用的室温下动力学控制的共沉淀法来制备三明治结构的金属氢氧化物/石墨烯复合结构。其中,α相镍掺杂的氢氧化钴可以以整齐的纳米片阵列的方式组装在石墨烯基底的两侧,形成一种三明治状的利于气体脱附的多孔结构（NiCo-HS@G）来提供大量的OER反应活性位点。纳米片与石墨烯之间的紧密接触保证了催化过程中电荷的传输和稳定性。另外,我们发现镍掺杂在一定程度上可以调整纳米片的形貌以提供更多的活性位点并且修饰了钴位点的电子结构以促进反应中间体的生成。因此,NiCo-HS@G表现出了极其优异的OER活性和稳定性,在10 mA cm-2的电流密度下过电位仅为259 mV。进一步组装成全水分解装置,在10 mA cm-2和50 mA cm-2的电流密度下槽电压仅分别为1.51 V和1.68 V。如此优异的电催化性质证明这种通用的,低能耗的,易于实现的金属氢氧化物/石墨烯复合结构制备策略有望应用于多种能源转化器件。3.单层氢氧化铁钴/石墨烯复合析氧电催化剂的构筑及性能调控发展了一种原位生长策略将钴铁纳米片与石墨烯复合成一种高导电性,高催化活性的材料。通过调整钴铁纳米片与石墨烯的比例,我们得到了一种单片纳米片密集包覆石墨烯的结构（CoFe-0.28@G）,此结构中纳米片直接与石墨烯和电解液接触,在电催化过程中有效的暴露了活性位点并保持了结构的导电性。得益于此,CoFe-0.28@G在10,50和100 mA cm-2电流密度下过电位分别为260,294和312 mV。更重要的是,负载在泡沫镍基底上制成的3D电极仅需要246 mV的过电位即能传递20 mA cm-2的OER反应电流。进一步在工业条件下测试仅需要1.406,1.431,1.480和1.507 V（vs.RHE）的电压即能进行20,100,1000和2000 mA cm-2电流密度的OER。再进一步组成全水分解装置,仅分别需要1.44,1.52和1.58V来进行10,50 and 100 mA cm-2电流密度的电解反应。如此优异的性能说明此结构有望应用于实际工业化电解反应。