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伴随经济社会的高速发展和不断进步,现代化经济对能源高度依赖,人类对化石能源过度开发,导致化石能源的快速消耗,产生了能源危机和随之而来的环境污染。为了解决这两个问题,使用对环境友好的生产技术开发新型可再生能源已刻不容缓。而氢能因具有能量密度高、储量丰富以及污染为零等优点,成为目前最具潜力的替代化石能源的物质。基于氢能的诸多优点,电解水制氢技术作为一项绿色环保的能源转换技术被科研工作者格外关注。在电解水制氢技术中,寻找廉价、高效且性能稳定的电催化剂在电解水析氢反应（HER）在可再生能源转换系统中是至关重要的一点。目前,金属铂以及铂基复合材料是全球范围内电解水析氢性能最好的催化剂,可以在极低的过电位下产生较大的感应电流。但因为贵金属在地球上储量低,所以金属铂及铂基复合材料价格昂贵,限制了电解水制氢技术的大规模工业化,而且金属铂在使用过程中的团聚,大大降低了在析氢反应中的催化活性。因此,想要电解水制氢技术在日常生活中得到广泛应用,仍然需要科研工作者开发出稳定高效、价格低廉的HER催化剂。金属钯纳米颗粒具有很高的催化活性,并且与金属铂相比价格较便宜,因此在工业催化、能源、化工等领域具有广泛的应用。钯通常负载于各种载体上,如:金属-有机框架材料（MOF）、碳纳米管和石墨烯等,因为负载型钯催化剂可以降低贵金属使用量,并具有较好的分散性、尺寸可控性、催化效率高、易于分离产物等优点,是近年来钯催化剂研究的重点。因为二氧化钛（Ti O2）具有热稳定性高、亲水无毒、成本低等优点,在光催化领域中得到了广泛应用。近年来在新能源产业中也成为了研究热点,包括新型太阳能电池,充电电池,超级电容器和气体传感器等。同时Ti O2因其良好的稳定性和催化活性而作为电催化材料被广泛研究。论文以碳纳米材料为载体,通过负载金属Pd或过渡金属氧化物Ti O2,制备了Pd-NPs@alkyne-PVA/GO和Ti O2-NPs/Ti3C2Tx两种负载型HER电催化剂,利用XRD、SEM、TEM、BET、XPS、PL、EPR等现代材料测试技术对复合材料的成分、结构和微观形貌等进行了表征,研究了复合材料的电解水析氢性能。论文取得了以下主要成果:1.利用N,N’-羰基二咪唑（CDI）和炔丙胺改性聚乙烯醇,制备炔基化聚乙烯醇（alkyne-PVA）。以掺杂了单层氧化石墨烯（GO）的炔基化聚乙烯醇为载体制备Pd（II）@alkyne-PVA/GO凝胶,并以此为前驱体,通过硼氢化钠还原、高温碳化等工艺制备了Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料。表征结果表明,复合材料由钯纳米颗粒（Pd-NPs）和碳纳米材料复合而成,Pd-NPs均匀分布在碳纳米材料表面,平均粒径为100 nm,具有较高的比表面积,为150 m2·g-1,平均孔径大小为4.26 nm。由于alkyne-PVA侧链上的炔基官能团通过Pd（II）离子的选择性催化偶联形成凝胶网络,Pd（II）离子被聚乙烯醇的炔基官能团配位并固定到凝胶网络中。alkyne-PVA作为载体起到了分散并固定Pd-NPs的作用,GO的掺杂提高了催化剂的导电性,也为催化反应提供了更多的活性位点,有助于提高电化学过程中的催化活性。2.电解水析氢性能分析表明,在0.5 M H2SO4酸性电解质中,当电流密度为10 m A·cm-2时,Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料过电位为80 m V,Tafel斜率为30.85 m V·dec-1。目前使用最广泛催化性能最高的商用HER电催化剂铂碳（Pt/C）,在相同的条件下过电位为26 m V,Tafel斜率为35.02 m V·dec-1。表明制备的Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料具有优异的析氢性能与稳定性。3.利用氢氟酸（HF）刻蚀前驱体MAX（Ti3Al C2）,制备MXene（Ti3C2Tx）纳米片,采用乙醇热法,制备了富含氧空位的Ti O2-NPs/Ti3C2Tx复合材料。表征结果表明,复合材料由“手风琴”层状Ti3C2Tx纳米片和富含氧空位的二氧化钛纳米颗粒（Ti O2-NPs）复合而成,Ti O2-NPs均匀分布在Ti3C2Tx纳米片表面,平均粒径为50 nm,复合材料比表面积为29.7 m2·g-1,平均孔径为6.4 nm。Ti O2-NPs/Ti3C2Tx复合材料利用Ti3C2Tx纳米片表面的热力学亚稳态Ti原子作为成核位点,在Ti3C2Tx纳米片上原位制备了Ti O2-NPs,不仅让Ti O2颗粒与Ti3C2Tx纳米片形成了强大亲密的耦合接口,而且Ti O2-NPs的存在可以功能化Ti3C2Tx纳米片表面的缺陷位点,提高电子在催化剂表面的迁移速率并作为HER的活性位点,有助于提高HER电催化剂的析氢性能和稳定性。4.电解水析氢性能分析表明,在0.5 M H2SO4电解质中,当电流密度为10m A·cm-2时,Ti O2-NPs/Ti3C2Tx复合材料过电位为104 m V,Tafel斜率为88.68m V·dec-1。表明Ti O2-NPs/Ti3C2Tx复合材料在过渡金属氧化物HER电催化剂中具有良好的析氢性能和优异的稳定性。