发展储量丰富、价格低廉而且环境友好的析氢和析氧催化剂对于全解水制备绿色可再生氢气能源至关重要。过渡金属硫化物和过渡金属氮化物同时具有优异的析氢和析氧催化活性;石墨泡沫的三维自支撑结构、良好的强度以及其优异的导电性可以使复合材料直接作为催化电极进行测试;石墨泡沫低的电荷转移电阻为快速的电极反应提供了可能;石墨泡沫独特的层间多孔结构可以为催化活性物质提供大量的原位生长位点,显著提高催化电极的活性表面积;同时多孔结构可以为氢气和氧气的释放提供更多有效路径,提高催化电极的反应活性;将催化活性物质均匀分散在石墨泡沫中可以有效地促进过渡金属化合物活性位点的暴露,提高活性原子的利用率。通过水热过程在氧化石墨箔上原位生长二硫化钴构建二硫化钴/石墨泡沫三维自支撑复合催化电极（CoS₂/GF）,CoS₂/GF催化电极具有优异的析氢和析氧催化性能,在酸性环境中,仅需144 mV的过电位即可使析氢的电流密度达到20 mA cm^-2,在碱性溶液中,分别仅需226和298 mV的过电位,即可使析氢和析氧的电流密度达到20 mA cm^-2,电流密度为20 mA cm^-2的碱性全解水电压仅需1.74 V。而且这种三维多孔催化电极价格低廉,可大面积制备,具有良好的实际应用前景。通过在石墨泡沫上负载痕量的钴氮化物,制备出一种痕量钴氮化物/石墨泡沫三维自支撑多孔催化电极（Co-N/GF）,在碱性环境中展现出优异的析氢和析氧催化活性,对不同加热温度（600,700,800,900和1000oC）样品的催化活性研究显示,Co-N/GF-900和Co-N/GF-700分别展现出最好的析氢和析氧活性,电流密度为10 mA cm^-2的过电位分别为165和313 mV,而且将Co-N/GF-900和Co-N/GF-700分别用作全解水装置的阴极和阳极,在1.68 V电压下实现了10 mA cm^-2的全解水反应,同时具有优异的稳定性,性能可持续30小时以上。该工作结果表明在石墨泡沫上引入痕量钴氮化物可以明显提高析氢和析氧反应的催化活性和稳定性,性能可比于之前报道的高载量钴基催化剂,而且痕量钴氮化物/石墨泡沫催化电极可以显著提高反应的原子利用率,降低成本,减轻大量过渡金属及其化合物的遗弃带来的环境压力。