电解水被认为是解决环境污染，应对能源危机最有效的方法之一。电催化剂的优化设计一直受到人们的广泛重视。迄今为止，在提高电流密度以及降低过电位方面，最有效的电催化剂仍然是Pt、Ir或Ru基贵金属材料。然而其储量低，价格昂贵等因素极大地限制了贵金属催化剂的进一步发展。调控缺陷以改变电子结构，是一种提高催化剂活性的有效方法。因此，开发出具有多活性位点、稳定性能良好的新型非贵金属催化剂十分必要。基于以上背景，本论文对过渡金属基电催化材料的设计合成、缺陷构筑及其电解水催化性能进行了系统研究。主要工作包括以下几个方面：　　（1）综述了近年关于缺陷的文献报道，系统讨论了过渡金属基电催化纳米材料的缺陷构筑、分类以及缺陷对于电催化性能的影响。　　（2）结合水热及高温焙烧的方法，通过对Ni：Co：P原子比例的控制，设计合成了存在界面缺陷的合金/磷化物异质结纳米催化材料NiCo/NiCoP。通过表面N掺杂以及氧缺陷的调控进一步增加其活性位点数量。研究结果表明，该杂原子掺杂型富含氧空位缺陷的双金属异质结催化剂，相比较于单纯的合金和磷化物，表现出更为优异的电催化产氧性能和稳定性。　　（3）采用水热法，通过调控Ni：Co：P摩尔比，以六氟磷酸铵为P源，在氨气气氛下合成了Ni、Co基氮化物/磷化物异质结构纳米催化材料NCNP。在催化剂表面进行杂原子与氧的竞争反应构筑氧空位，改变活性中心和电子结构，制备出具有优异电催化产氧性能的催化剂。该富含氧空位异质结的催化剂，表现出优异的催化活性和稳定性。理论计算结果表明，氧缺陷对于降低中间决速步骤的吉布斯自由能，提升催化性能作用明显。　　（4）采用水热法，合成了Fe-Ni LDH层状前驱体，并对前驱体分别进行高温硫化和硒化处理，得到Fe掺杂的Ni3S2和Fe掺杂的NiSe2纳米催化剂。分别以Fe-Ni3S2和Fe-NiSe2作为阴极和阳极进行全解水性能测试。研究表明，该装置表现出优异的催化性能，具体表现在：Fe-NiSe2的OER性能，电流密度为100mA·cm-2时，过电位为110mV；Fe-Ni3S2的HER性能：当电流密度为10mA·cm-2时，过电位为28mV；Fe-NiSe2||Fe-Ni3S2全解水性能：电流密度达到10mA·cm-2时要求电池电压为1.4V。是目前为止电催化裂解水性能最为优异的催化装置。　　（5）通过一步水热法，自组装合成Mo掺杂、碳氮包覆的二维层状FeS纳米材料。研究表明，Mo的掺杂可以诱导其转变为无定型结构，并产生阴离子空位缺陷。通过同步辐射等分析了催化剂中金属的成键及配位情况。超薄的片层结构有利于电子的传输。碳氮层的包覆对于活性位点的暴露以及反应过程中的防失活保护至关重要。