随着经济的高速发展,全球对于能源的消耗也日益增加。但是,传统能源绝大多数是不可再生的,并在使用过程中会对环境造成污染。因此,人们迫切希望找到能够替代传统化石燃料的可再生清洁能源。电化学的主要研究内容是电能和化学能之间的转换,它能够为解决能源问题提供一些可行的途径。碳基纳米材料因拥有十分优异的物理、化学性质,在生物传感器和电化学等领域具有广泛的应用前景。在本文中,我们通过简单的化学方法合成了三种不同的碳基纳米材料,包括具有多孔形态的三元（氮,磷,硼）共掺杂纳米碳材料（NPBC）,碳量子点（CQDs）、SnO₂和Co₃O₄的复合物以及CQDs和MoS₂复合物,并研究了它们的电催化性质及催化机理。主要工作内容如下:（1）通过调控初始磷酸和硼酸加入量,采用一步热解法合成了一系列具有多孔形态的三元（氮,磷,硼）共掺杂纳米碳材料（NPBC）,并将它们作为电催化剂用于催化氧还原反应（ORR）。实验结果表明当P和B的初始原料摩尔比为3:7时,该催化剂（标记为NPBC-2）表现出最佳催化活性。通过透射电镜,扫描电镜和氮气吸附脱附测试证明了该三元掺杂材料具有膜状多孔结构,并且其比表面积达到89.5 m²·g^-1。电化学测试结果表明:在0.1 M的KOH溶液中,该多元掺杂碳基催化剂（NPBC-2）的ORR催化性能明显高于单掺杂（NC）和二元掺杂催化剂（NPC或者NBC）,体现在较正的初始电位（-0.11V vs SCE）,长时间的稳定性和极好的抗甲醇毒化能力。（2）通过简单水热法合成了一系列碳量子点（CQDs）,二氧化锡（SnO₂）和四氧化三钴（Co₃O₄）的复合物,并将它们应用于催化水氧化反应。电化学测试结果表明:Sn和Co初始摩尔比为1:3的复合物（记为CQDs/SnO₂-Co₃O₄）表现出了最佳催化活性。在碱性介质中,相较于单独的Co₃O₄或SnO₂-Co₃O₄催化剂,该CQDs/SnO₂–Co₃O₄催化剂表现出了更负的起始电位（⁰.56 V）,大的电流密度和良好的稳定性。进一步的研究证明:CQDs在催化剂表面上有效地抑制了该复合物在碱性溶液中的溶解,使其形成了一个稳定的结构,表现出长时间的电催化稳定性。（3）利用水热法合成了不同CQDs和Mo质量比的CQDs/MoS₂复合物,并将其作为电催化剂用于催化电化学析氢反应（HER）。其中CQDs/Mo质量比为1.13%的CQDs/MoS₂复合物具有最佳HER催化活性。CQDs/MoS₂在经可见光光照处理30分钟后（记为CQDs/MoS₂-L30）,其电催化析氢性能明显优于未经光处理的CQDs/MoS₂催化剂。CQDs/MoS₂-L30高效的HER催化活性主要表现在:在0.5 M的H₂SO₄溶液中,具有较小的过电势(当电流密度为10mA cm^-2时,过电势为⁰.125V),大的电流密度,较小的塔菲尔值（45 mV/decade）和长时间的稳定性。综合红外光谱和X射线光电子能谱分析,CQDs/MoS₂-L30具有极好HER催化性能主要归因于高效的电子传输效率,S⁴⁺数量的减少及S₂^2-和S^2-量的增多。