过度使用化石燃料造成的能源危机和环境污染阻碍了经济社会的可持续发展,开发可再生的清洁能源代替化石燃料是解决这两大问题的关键。氢能具有燃烧和制备过程无碳排放、良好的环境兼容性、来源及应用广泛、能量密度高、储量丰富等突出优势,被广泛认为是化石燃料未来的替代能源之一,引起了研究者的广泛关注。电催化裂解水（overall water splitting,OWS）由阳极的析氧反应（oxygen evolution reaction,OER）和阴极的析氢反应（hydrogen evolution reaction,HER）构成。OWS是一种用低的成本生产高纯氢,且制氢过程不排放任何污染性气体的方法,但是通常需要高效的电催化剂来克服较高的过电位和缓慢的反应动力学。众所周知,贵金属及其化合物是对比许多催化剂性能的标杆,具有突出的电催化活性（例如,二氧化钌（Ru O2）用于OER和铂（Pt）用于HER）,但它们受到价格高、储量低的限制,无法实现大规模工业化生产。在过去的几十年里,一些过渡金属磷化物、硫化物、氮化物、氧化物和氢氧化物等经济有效的HER和OER电催化剂已被研究者们开发使用。MOFs及其衍生物是近几年来在材料及能源领域研究的热点,但仍旧存在稳定性差、导电性差、活性较低等问题。理想情况下,构建高效的双功能催化剂实现在同一p H值的电解液中同时产生氢气和氧气是简化电解水系统、节约总成本的有效策略。本文通过分析材料结构与性能之间的联系,优化合成条件,调节材料的形貌及构成或在导电基底上直接生长电极材料改善以上问题,实现了对两种新型材料的合成。1.MOF衍生的V-CoxP@NC纳米结构的电子调控及其在水的全电解中的应用。本工作通过简单的室温反应和一步低温磷化的方法合成了N掺杂的碳壳包裹的V掺杂的Co P和Co2P纳米颗粒（V-CoxP@NC）,用于在1.0 M KOH水溶液中电催化裂解水。采用多种手段确定了材料的成分和形貌,并利用电化学测试揭示了材料优异的性能。在MOF作为前驱体衍生得到的碳骨架的保护下,具有较为持久的稳定性。钒的掺杂和混相的磷化钴调节了钴元素的电子结构,提高了材料的电子密度,进一步提高了电催化活性。实验结果表明,与许多报道的以ZIF-67为前体合成的杂原子掺杂和过渡金属磷化物电催化剂相比,MOF衍生的V-CoxP@NC NPs具有更优异的性能,这有力地证明了均匀的纳米颗粒促进了电解质的扩散和电子的快速转移,并丰富了活性位点。此工作证实了V-CoxP@NC是电催化裂解水的有效催化剂,并提供了开发性能更优的催化剂的有效策略。2.Fe S/Fe2O3/IF异质纳米片层的半牺牲模板法合成及其在电催化析氧反应中的应用。通过两步溶剂热的方法以泡沫铁为基底和金属源,合成了直接生长在泡沫铁上具有异质界面的Fe S/Fe2O3纳米片层（Fe S/Fe2O3/IF）。通过形貌及成分表征和一系列电化学测试,研究了Fe S/Fe2O3/IF的形貌、组成和性能。以导电多孔的泡沫铁为基底,不使用聚合物粘结剂直接生长电催化材料,可以提高材料的电子传输速率和长时间的稳定性。垂直生长在基底上的纳米片增加了电解液和催化剂表面的接触面积,促进了电解液扩散和电荷转移,从而有助于加速电催化OER速率。Fe S/Fe2O3/IF的异质界面调整了电子结构,使更多的缺陷暴露为活性位点,大大提高了催化活性。值得一提的是,与更常见的泡沫镍作为基底相比,铁作为地壳中含量第二丰富的金属更加廉价易得。廉价易获得的金属来源,易于操作的合成方法,优异的电催化OER活性和高电流密度下的强稳定性证明Fe S/Fe2O3/IF有望在实际生产中用作电催化水裂解的阳极材料。