随着化石燃料需求的不断增长和随之而来的环境污染,开发清洁可持续的能源变得至关重要。其中,电解水装置和金属-空气电池由于具有环境友好,制作成本较低和能量转化效率高等优点受到了科研工作者们的广泛关注。开发性能稳定高效的催化剂是实现环境友好型能源广泛运用的基础。迄今为止,铂基催化剂是最好的析氢反应（HER）和氧还原反应（ORR）电催化剂,Ru O2/Ir O2是最好的析氧反应（OER）电催化剂。但是比较遗憾的是,贵金属储量的不足和高昂的经济成本限制了其大规模应用。因此,过渡金属基材料（如钴、钼、镍、铁、锰、钨）因其价格低廉、储量丰富和丰富的金属活性中心而被认为是贵金属的潜在替代品。探索多功能过渡金属基电催化剂对于燃料电池、电解水装置和Zn-空气电池等能量转换和存储设备的发展至关重要。本文主要研究了钼、钴基催化剂的制备及其电催化性能,探究了将其组装为金属-空气电池或电解水装置相应的电化学催化性能。其中涉及的电催化性能主要包括HER、OER以及ORR反应。具体研究内容及结果如下:1)通过热水浴、浸泡、CVD退火等过程在CFP上精心建立了一个分层阵列结构,每个Co1-xS纳米棒（NR）都被氮掺杂碳（NC）和垂直排列的Mo S2纳米片（NS）阵列包裹,Co1-xS NRs本身作为阵列原位生长在衬底的碳纤维上。这种开放阵列框架足以保证快速的质量/电荷扩散/传输和活性中心的高利用率,其中六方相的Co1-xS NR和Mo S2NS边缘分别充当OER和HER的活动站点。此外,它们的电催化活性在整合成复合材料后本质上得到改善。合成的Co1-xS（NR）@Mo S2（NS）-NC复合材料在电流密度为10 m A cm-2处的HER过电位仅为66 m V,塔菲尔斜率为44 m V dec-1,在200 m V的过电位下的TOF值为1.54 s-1。同时,在电流密度为10 m A cm-2处OER过电位为234 m V,相应的Tafel斜率为51m V dec-1。电解水仅需要1.56 V的电压。2)通过水热法在CFP的表面合成了一种Co-N高聚物,将其与DCA共混后退火,获得了Co NC碳纳米管,随后在纳米管表面包裹一层Mo S2。Mo S2-Co@NCNTs的ORR半波电位为0.84 V,在10 m A cm-2电流密度时,OER的过电位为257 m V,HER的过电位为109 m V,用Mo S2-Co@NCNTs组装的电解水装置需要1.54 V的电解水电压,组装的准固态Zn-空气电池显示出1.31 V的开路电压,功率密度为126 m W cm-2,2 m A cm-2的电流密度下充放电电压差为0.58 V,可连续充放电达80 h,5 m A cm-2的电流密度下,充放电电压差为0.92 V,可连续充放电达100 h。该催化剂在电解水和Zn-空气电池中均展示了较好的电化学性能。