太阳能、风能以及其它可再生能源往往具有间歇性,因而需要电池或其他能源存储手段来补偿它们的间歇性。氢分子,H₂,是一种比能高的零碳排放燃料,被认为是一种理想的储能物质。电解水析氢是一种环保并且产量高的制氢技术。然而,催化剂需要较高的过电势来实现电解水的发生,导致电解水析氢过程需要大量的电力支持。特别是,目前电解水析氢催化剂仍然是以铂基材料为代表,因此开发一种效率高并且不含贵金属的电催化剂,是一个能有效降低电解水析氢技术成本的手段。另一方面,使用太阳能弥补一部分水分解所需的能量,同样能够有效地降低分解水过程中的电量需求。在所有镍基化合物中,磷化镍和硒化镍在电催化析氢领域具有较为良好的表现。但是,相比于铂基催化剂,不论是磷化镍还是硒化镍,它们的析氢能力依然需要进一步加强。本文采用了掺杂和修饰等简单的设计,对磷化镍和硒化镍进行优化,以实现它们电催化和光电催化析氢性能的提升。此外,不论是磷化镍还是硒化镍,都表现出多种不同的相,因此本文使用了一系列光学表征手段对样品的形貌和成分进行了分析。最后,单独使用硒化镍电催化剂实现了光电解水析氢,对光电解水析氢的研究具有重要意义。首先,本文对磷化镍进行了分层结构的设计,制备出了泡沫网-纳米片阵列-纳米颗粒结构的复合磷化镍材料。这种结构有效地提高了磷化镍的电化学有效表面积,增加了其表面的活性位点,使磷化镍的析氢性能得到大幅提升。该复合磷化镍材料在酸性和碱性电解液中分别只需要35和65 m V的过电势便可以达到10m A cm^-2的电流密度。而且在碱性环境中,在高电流密度条件下,该催化剂的析氢催化性能已经超过了铂纳米线。需要强调,经过两次煅烧,该样品在1200 m A cm^-2的高电流密度条件下显示出了良好的稳定性,表明它在大规模生产应用中具有一定的潜力。其次,不仅分层结构导致的表面积增大能够使磷化镍的催化性能得到提高,本征活性的增强同样能够促进磷化镍的催化性能,因此本工作中同时使用掺杂和修饰两个手段同时对磷化镍进行优化。在金属锰掺杂和碳纳米点修饰的共同作用下,复合磷化镍样品的电化学有效表面积和本征活性明显地表现出高于未处理的磷化镍样品。在10 m A cm^-2的电流密度条件下,碳纳米点修饰的磷化镍锰材料在酸性和碱性介质中所需的过电势分别仅为31和56 m V。不论在低电流密度还是在高电流密度条件下,碳纳米点修饰的磷化镍锰的析氢性能都已经追赶上铂纳米线。通过分析磷化镍析氢性能的变化机理,发现碳纳米点修饰不仅能够增加磷化镍表面的活性位点,同时能够增强电极与电解液之间的电荷传输,证明了碳纳米点对电催化析氢材料的催化活性具有良好的促进作用。最后,已经证实了磷化镍可以通过简单的设计实现催化性能超越铂,为进一步说明镍基化合物有可能代替铂基材料,本工作对硒化镍进行异质金属掺杂处理,以提高硒化镍的催化活性。通过化学气相沉积法,分别得到了钴、铁和锰掺杂的硒化镍样品。结果显示不同金属掺杂对硒化镍材料有效表面积的影响较小,但是因为掺杂金属不同导致硒化镍的电荷传输能力大不相同,从而反映出硒化镍的电化学传输阻抗的变化较为明显。结果进一步表明,钴和铁的掺杂成功提高了硒化镍的析氢性能,其中钴掺杂的硒化镍表现出最强的析氢活性。因为硒化镍独特的电学性质,它具有良好的电催化活性的同时又是一种半导体材料,于是,可以在硒化镍电化学析氢过程中引入太阳光,产生光致载流子降低电催化水解过程中的能量消耗。在光照条件下,钴掺杂的硒化镍只需要88 m V的过电势可以实现10 m A cm^-2的电流密度。因此,将光照作用于硒化镍这样的析氢电催化剂中,可以有效的促进表面的电化学反应效率,从而提高电催化剂的催化活性,实现使用电催化剂来完成光电催化析氢过程。