开发低碳排放清洁能源的同时将CO2转化为高值化学品（甲酸、甲醇、乙烯、乙醇等）具有重要意义。电催化水分解（Electrocatalytic Water Splitting,EWS）和电催化CO2还原反应（Electrocatalytic CO2 Reduction,ECR）是解决上述问题的有效途径,可利用光伏、风电产生的清洁可再生的电能实现“绿氢”和高值化学品的制备。但上述两体系中均涉及到动力学过程缓慢的阳极析氧反应（Oxygen Evolution Reaction,OER）,严重限制了上述两系统的能量转化效率。同时电催化CO2还原反应依然面临产物选择性差和法拉第效率低等问题。因此,设计开发高效的析氧阳极和CO2还原阴极催化剂是提升EWS和ECR反应能量转化效率的关键。本论文主要以Cu2O和FeCo2Mo5 LDH（双层羟基氧化物）为研究对象,通过构筑铜空位（VCu）,形貌控制、构建异质结等策略构筑了三类高活性电极材料并用于OER和ECR反应中,对其性能进行了详细分析研究。具体内容如下:（1）催化剂的性能与电子结构密切相关。本章节在不添加任何模板剂通过湿化学法合成三种不同形貌（晶面）的氧化亚铜,进一步通过不同时间的煅烧,获得了具有不同铜空位浓度的CuO样品。结果表明,高电子密度（100）晶面的Cu2O立方体表现出增强的OER性能,具有最大铜空位浓度的催化剂（VCu-CuO Cube3h）表现出较高的OER活性,其起始过电位和Tafel斜率分别为252 mV和63.4 mV dec-1,当电流密度为10 mA cm-2时,过电位仅为330 mV。该工作揭示了析氧反应活性与电子结构之间的关系,并且研究了结构-功能关系。密度泛函理论（DFT）理论计算进一步证明VCu的存在有利于相邻原子在中间吸附态结构处产生接近费米能级的新电子态,加快反应过程中电荷转移,从而提高了 OER性能。该工作通过形貌控制和缺陷调控准确调节催化剂的表面电荷分布为提高OER活性提供了指导。（2）利用简单的湿化学法合成了具有不同晶面的截角氧化亚铜（t-Cu2O）,通过改变煅烧时间,获得了不同混合价态的氧化亚铜/氧化铜催化剂。电催化CO2还原结果表明,[email protected]在-0.67 V vs.RHE较低的电位下,产物中C2+产物只有乙醇,法拉第效率达到20%,并且催化剂在不同的电位下均表现出良好的稳定性,具有较好的产物选择性。证明截角氧化亚铜丰富晶面和混合价态的协同作用,在降低过电位的同时,有利于提高催化活性和产物选择性。该工作通过组成成分调控为设计电催化CO2还原的催化剂提供了指导。（3）地壳含量丰富具有大电流密度的过渡金属是推动氢能大规模发展的关键,然而其所需要的过电位较高。本章通过两步水热法,在泡沫表面上合成新型分层结构FeCo2Mo5羟基氧化物（FeCo2Mo5 LDH/Ni3S2/NF）纳米片。在1 M KOH中,当电流密度为10 mA cm-2时,过电位仅为128 mV,在95 mA cm-2下的活性保留时间超过12 h,表现出优异的OER活性和良好的稳定性。该催化剂独特的分层结构为传质提供了丰富的活性位点和较大的电极/电解质界面,改善了析氧反应过程中的质量和电子传输。Ni3S2/NF异质结结构可以促进电子从表面到内部的迁移,高价FeCo2Mo5 LDH具有较快的OER动力学过程,从而提高了反应速率,降低了过电位。该工作为设计廉价高效水氧化的电催化剂提供了指导。