当今时代工业和经济的快速发展,对能源的消耗和环境的保护带来前所未有的挑战,世界各国都在寻求能够取代化石燃料的清洁能源,以此来解决能源危机和环境问题。因此,研究开发一种符合当今社会的环境友好的具有前景的可持续发展的清洁能源的技术引起了广泛的关注。电催化分解水被认为是一种理想的制备清洁能源的方法。这项技术中涉及到的析氢反应（HER）和析氧反应（OER）是电催化分解水的两个半反应,它们所需的高的过电位和缓慢动力学极大的限制了该项技术的应用,因此发展具有高效催化性能的催化剂来促使水分解的快速进行是十分必要的。目前,贵金属（如Pt、Ir、Ru等）被认为是HER和OER的良好催化剂,但因贵金属的成本高昂和储存缺乏等问题,极大的限制了它们在催化领域的广泛应用,因此设计合成高效廉价的非贵金属材料是一项迫切及有价值的研究。过渡金属（特指Ni、Fe、Co、Mo等非贵金属,以下亦同）不仅价格低廉还储存量丰富,同时这类金属自身独特的电子结构赋予了其独特的性质而被广泛的用于电催化领域中高性能材料的研究。目前很多的过渡金属材料存在导电性能差、用于反应的活性位点少等问题而限制了它们在电催化方面的应用。基于这些考虑,该论文运用简单的方法有目的的合理设计了几种过渡金属基材料用于HER,并对这些催化材料的结构和性能进行了一系列研究。本论文的主要研究内容如下:（1）金属有机骨架衍生的氮掺杂碳-RhNi合金锚定在石墨烯上用于高效的氢析出反应将高活性贵金属与过渡金属合金化作为优良的HER催化剂是一种有效的策略,它不仅可以有效地减少贵金属的用量,而且可以大大提高催化剂的性能。在这项工作中,以双金属RhNi-MOFs锚定在石墨烯上作为前驱体,热解得到氮掺杂碳-RhNi合金纳米颗粒锚定在还原氧化石墨烯纳米片上,记作NC-RhNi/rGO。所制备的NC-RhNi/rGO催化剂在1.0 M KOH和0.5 M H₂SO₄中在电流密度为10 mA cm^-2的条件下分别只需37和34 mV的过电势,展现的HER性能,甚至比市售的Pt/C更好。实验结果表明,这种优异的催化性能得益于双金属合金的协同作用和独特构架的共同作用,可以有效的促进电子转移,并且这种独特的构架提供了丰富的活性位点。这项工作为合成用于高效HER的纳米复合电催化剂提供了一种有希望的合成方法。（2）在钴片表面直接生长的磷化钴阵列作为一种自支撑的高效析氢反应的电极目前,由于粉末状的催化剂在测试过程中需要额外添加粘合剂,这不仅会减少催化剂的活性位点,并且在测试过程中由于大量气泡的产生而使催化剂脱落,致使催化剂达不到理想状态。因此,在这项工作中,用简单的方法成功的制备了拥有独特的阵列微观结构的自支撑一体化电极。这种独特的结构使其拥有更多的活性位点,以及高的电子传输速率,从而在1 M KOH电解质中表现出良好的HER性能,实验结果表明,在电流密度为10 mV cm^-2时仅需110 mV的过电势,拥有低的塔菲尔斜率为76 mV dec^-1,同时在该催化剂经过20 h的测试还能保持良好的稳定性。该工作为设计合成自支撑的阵列特殊结构的具有优良催化性能的催化剂的合成提供了可行的方法论指导。