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电催化分解水是一种有前景的制备绿色、可持续、高能量密度的氢能源的方法。发展高活性和优异稳定性的廉价催化剂有利于加速析氢和析氧反应以减少不可持续化石燃料消耗及环境污染。已报道实验与理论研究证明过渡金属钴、镍基材料是较有前景替代贵金属的候选者。本论文基于过渡金属钴、镍基材料,利用高温热解、气-固、室温反应与电沉积方法设计并合成了几种高性能的电解水催化剂。这些催化剂分别在析氢、析氧或双功能反应中展现了优异的电催化性能。主要研究的内容如下:（1）一步退火钴铁普鲁士蓝和石墨烯复合前驱体制备了多孔碳包覆钴铁纳米粒子与石墨烯复合物。这种复合物实现了良好的电催化析氧活性与稳定性。在10mA cm-2下,最优CoFe@NC（14）rGO的析氧过电势为278 mV并具有良好的稳定性。进一步研究指出碳包覆钴铁纳米粒子与石墨烯形成的紧密复合的三维结构有利于电子传输和氧气释放,增加了其电催化活性和稳定性。（2）水热和气固两步反应制备了泡沫镍支撑非晶态的磷酸镍钼纳米阵列。对于析氢反应,原位电化学自调节的NiMoPOx实现了增强的催化活性,其在10 mA cm-2下的过电势仅为30 mV并具有55 h的催化耐久性。对于析氧反应,NiMoPOx的过电势为297 mV并具有60 h稳定的催化活性。在10 mA cm-2下,NiMoPOx电极对的全解水执行电压为1.55 V并具有50 h的催化耐久性。进一步分析显示在析氢和析氧过程中,非晶态NiMoPOx作为“前催化剂”,其表面分别原位转化为晶态金属镍和晶态氢氧化镍。原位产生的金属镍使NiMoPOx的析氢决速反应由Volmer-Heyrovsky变为Volmer-Tafel动力学反应,因此增强了析氢活性。在析氧反应过程中,非晶态NiMoPOx表面原位产生了氢氧化镍作为实际的表面物种承担了稳定的析氧活性。（3）三步室温反应制备了碳布支撑的FeLDH（FeCo）/Co（OH）2二维层级纳米阵列。这种层级FeLDH（FeCo）/Co（OH）2实现了良好的电催化析氧活性与稳定性。在10 mA cm-2下,最优FeLDH（FeCo）/Co（OH）2-2的析氧过电势为242 mV并具有100h的耐久稳定性。进一步研究显示FeLDH（FeCo）/Co（OH）2界面具有特殊的电子耦合作用有利于加速中间体转换的析氧反应动力学。此外,在析氧反应过程中,FeCo合金依然有助于促进电子在新产生CoOOH相关的界面传输,进而实现了耐久的稳定性。