随着人类社会的不断发展,传统的不可再生能源已不能满足人类的需求,因此发展新能源势在必行。氢能具有环保,可再生等优势,被认为是最具发展潜力的清洁能源。电催化全解水是一种有效的制氢的方法,由于电催化过程绿色环保,能够高效利用风能、太阳能产生的间歇性电能,因此成为当代科学研究的热点课题之一。但是,目前商业用的高效全解水的电催化剂多为贵金属材料,价格昂贵,资源匮乏,很难实现大规模的生产应用。因此,寻找贵金属的替代品,研发高效、廉价、资源丰富的全解水电催化剂势在必行。有鉴于此,本论文以碳布为基底,利用简单的水热和煅烧的方法,制备了高效稳定的电解水催化剂。通过调控催化剂的价态和形貌,对其电子结构进行调控和暴露活性位点。通过制备成自支撑催化材料,实现提高电子传输效率,降低电阻,从而降低电解水的反应过电势,达到显著提高电催化能力的目的。主要研究内容及结论如下:1、以碳布材料为基底,采用盐酸多巴胺包覆碳纤维,碳化后得到高亲水性的碳布材料。以六水合硝酸镍、九水合硝酸铁、十六烷基三甲基溴化铵为原料通过水热法制得层状镍铁氢氧化物与碳布的复合自支撑电极材料（LDH/N-CFC）。研究表明,包覆处理后的碳布具有较高的亲水性,掺杂引入的氮元素可以锚定Ni Fe-LDH的片层结构,调节Ni Fe-LDH在碳布上的生长状态,使其直立生长,有效提高催化剂的比表面积,从而显著提高了电催化活性。氮掺杂碳层与活性物质间的协同作用可以有效地提升体系的电子传输速率和传质过程,制备的LDH/N-CFC催化剂具有优异的催化性能,在1M的KOH溶液中,电流密度为10 mA·cm-2时,析氧过电位为214 mV。得益于多巴胺的锚定作用,催化剂也具有优异的电化学稳定性,24 h的稳定性测试后,性能与形貌基本未发生变化。2、基于层状双金属氢氧化物与氮掺杂碳布复合催化剂的优异电化学性能,再经过一步简单磷化处理,制备的氮磷共掺杂的P-Ni Fe/N-CFC展现了优良的电催化析氢性能。析氢电流密度达10 mA cm-2时,过电位降低了149 m V,性能有了显著提高。3、以碳布为基底材料,以六水合硝酸钴和2-甲基咪唑为原料,在碳布材料表面进行原位合成咪唑基Co-MOF。将其作为前躯体,在无水乙醇溶液中进行刻蚀,同时加入其他过渡金属阳离子,将Co金属离子取代。得到具有丰富边界的电催化析氧电极材料。以Fe3+进行离子交换刻蚀15 min制备的催化剂（CoFe-LDH/CFC）展现出最优异的电化学催化性能,仅需0.19 V过电位就可以使电流密度达到10 m A cm-2。研究表明,10 wt%三价铁离子掺杂可以有效地提高催化剂材料的导电性,同时促进钴氢氧化物转化为活性位点CoOOH,使其具有更加优异的析氧性能。