全球范围内不断增加的能源需求和持续恶化的环境问题迫使人类必须减少对化石燃料的依赖,不断寻求可循环、廉价、清洁和环境友好的新能源。在各种替代能源中,氢气不仅一种高热值、无污染的能源而且是能源存储和运输的最优载体。目前,氢气的获取主要是通过水分解的方式。然而,水分解析氢在动力学上确是一个很难发生的过程,并且需要使用铂等贵金属催化剂。然而,这些贵金属催化剂的稀缺性和高价格极大地抑制了其在商业上的大规模应用。尽管如此,铂基贵金属材料依旧可以用非贵金属纳米材料(如:过渡金属硫化物、过渡金属磷化物、碳基非金属材料)来替代。这些非贵金属材料不仅在析氢性能上与铂基催化剂接近,而且含量丰富,价格低廉。因此这些材料必然会成为未来电解水产氢的主要催化剂。本文主要分为以下三章:第一章,主要介绍电解水产氢的总体概况。我们首先从电解水析氢的反应机理了解整个反应过程;接着通过过电位、塔菲尔斜率、交换电流密度、电化学阻抗和电化学活性面积等主要参数分析电解水析氢的影响因素;最后分析在不同pH条件下电解水析氢的效率及反应过程的差异。除此之外,还介绍了电解水析氢反应催化剂的研究进展,着重总结过渡金属化合物和非金属复合物催化剂的研究进展。从中可以得出非贵金属催化剂的研究已经取得了很大的突破,非贵金属催化剂在未来必将取代贵金属催化剂。第二章,介绍了黑磷-二硫化钼复合纳米片的电解水析氢反应的研究情况。我们首先合成了二维黑磷纳米片,并用水热法将此纳米片与二硫化铝纳米片结合。通过运用多种表征手段,可以确定已经形成了黑磷-二硫化钼Ⅱ类异质结。接着,对此复合物进行电化学测试,发现其产氢速率比单一材料有了很大的提升。由Mott-Schottky曲线可以得出:二硫化钼和黑磷纳米片的费米能级处在不同的位置,二者结合后,会有大量的电子由黑磷流向二硫化钼。于是,便会增加二硫化钥的催化活性,降低析氢反应的吉布斯自由能,增加电解水析氢反应的速率。第三章,总结了本文工作的重点,展望了非贵金属电化学析氢催化剂的应用前景,并从材料复合的设计、催化剂的构造、催化反应的电子流等方面阐述了未来电解水析氢反应的机遇与挑战。