随着能源和环境问题的日益恶化,可再生能源的需求和利用已经引起人们的极大兴趣。锌-空气电池和全水裂解在转换和储存化学能量方面已经显示出巨大的优势。目前,对于氧还原反应（ORR）、氧析出反应（OER）和氢析出反应（HER）,铂（Pt）基、铱（Ir）基和钌（Ru）基材料被认为是最好的催化剂。然而,这些贵金属基催化剂的高成本限制了它们的大规模应用。因此,发展成本低、储量丰富且催化性能好的非贵金属催化剂是至关重要的。本文采用新颖的方法制备出了一系列过渡金属基电催化剂,通过用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射能谱（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段对三种催化剂的形貌、晶相、元素组成和化学价态进行分析;采用循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）、计时电流法（i-t）等电化学测试方法对催化剂的电催化性能进行表征。获得了许多有意义的结果,现总结如下:1.采用溶剂热合成方法将Mn和Cu配位的聚酞菁（（Mn,Cu）PPc）负载到碳纳米管（CNTs）上,然后通过热解和酸处理制备出了一种新型的N-掺杂的碳纳米管担载的Mn,Cu纳米簇（CNTs@（Mn,Cu）PPc-T;T代表热解温度）复合材料。该复合材料对氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）均具有较高的催化活性。其中,所制备的CNTs@（Mn,Cu）PPc-900催化剂展示了优异的电催化性能,对于ORR具有0.93 V vs.RHE的起始电位;对于OER,在10 mA cm^-2时具有375 m V的低过电位。同时,以CNTs@（Mn,Cu）PPc-900作为空气电极组装的锌-空气电池具有高的峰值功率密度(158.5 m W cm^-2)、优异的倍率性能和好的长期循环稳定性。2.采用溶剂热合成方法将Fe配位的聚酞菁（Fe PPc）负载到泡沫镍（NF）上,硫化后得到了FeS₂/Ni₃S₂/NF。该催化剂对析氧反应（OER）和析氢反应（HER）都具有优异的电催化性:对于OER,FeS₂/Ni₃S₂/NF仅需要277 m V的过电位就可以达到10 mA cm^-2的电流密度;对于HER,FeS₂/Ni₃S₂/NF仅需要58 m V的过电位就可以获得10 mA cm^-2的电流密度。同时,以FeS₂/Ni₃S₂/NF分别做为阴和阳两极组装的电解水装置可以在1.75 V的槽电压下驱动全水裂解达到50 mA cm^-2的电流密度,并具有优异的长期稳定性。3.以植酸为磷源,使用蒸发干燥和磷化的方法制备了负载在NF上的双金属磷化物（Co Ni P/NF）催化剂。所制备的Co Ni P/NF催化剂对OER和HER都表现了较高的催化活性。对于OER和HER,Co Ni P/NF分别需要260和70 m V的过电位实现10 mA cm^-2的电流密度。使用Co Ni P/NF分别作为阴极和阳极组装的水电解池,在1.64 V的槽电压下就可以驱动全水裂解获得10 mA cm^-2的电流密度,并具有优异的耐久性。