随着能源危机和环境问题的日益严重,探索寻找可持续、环境友好型新能源已成为社会发展的当务之急。在清洁能源当中,氢能是最有希望的化石燃料替代品。在氢气制备的方法中,电解水制氢被认为是一种很有前途的方法,然而电解水阴极反应需要高效电催化剂来降低其过电势,加快其反应动力学。目前,铂族贵金属被认为是最好的电催化析氢催化剂,但其过高的成本和有限的储量限制了其在电解水制氢中的广泛应用。因此,开发具有高效催化性能的非贵金属催化剂是促进电解水制氢规模化应用的关键。在非贵金属催化剂中,铁系金属磷化物因为其含量丰富,活性位点多,有着类似氢化酶的催化性质已经被证明是一种具有前景的析氢催化剂,然而单组份铁系金属磷化物有着纳米粒子易团聚、导电性差等缺点限制其催化活性的发挥。为了克服这一问题,铁系金属磷化物催化剂通常被负载到载体构成复合催化剂,这不仅可以增大催化剂的活性面积,提高催化剂的稳定性,而且可以使催化剂易于回收。基于以上理论,本文通过发展新型构建铁系金属磷化物/三维石墨烯复合催化剂,研究其形貌、结构、组成和催化性能之间的关系,从而制备出在析氢反应中展现优异催化性能的电催化剂。主要内容如下:1.采用镍泡沫为模板,通过水热法合成三维石墨烯,利用化学镀法将钴镍磷、镍磷等合金沉积到三维石墨烯载体上,合成新型的析氢电催化剂（Co–Ni–P/rGO/NF）。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等先进表征技术,研究钴镍磷/三维石墨烯复合催化剂表面性质和结构组成。结果表明,制备的Co–Ni–P合金分散均匀粒径均一、成分构成稳定;并采用电化学测试手段,结合表征结果分析电催化析氢性能与形貌结构之间的关系,结果表明Co–Ni–P/rGO/NF催化剂在电流密度为10mA cm^–2时析氢过电位只需要65mV,对应的塔菲尔斜率只有63mV dec^–1,并且析氢电催化剂在长达10h的稳定性测试过程中,催化析氢活性基本不变,展现了良好的稳定性。2.采用单向冰模板冷冻干燥法,建立大比表面积、多孔隙率的石墨烯垂直阵列;通过化学镀法将铁钴镍磷、铁钴磷、铁镍磷等合金沉积到石墨烯垂直阵列上合成新型析氢电催化剂（Fe–Co–Ni–P/VrGO）。采用扫描电子显微镜、X射线衍射能谱等先进表征技术,研究铁钴镍磷/垂直石墨烯复合催化剂形貌、组成、结构。结果证明,制备的Fe–Co–Ni–P合金颗粒分布密集且尺寸均一;采用电化学测试手段,结合表征结果分析其电催化析氢性能与结构、组成的关系,结果表明Fe–Co–Ni–P/VrGO在电流密度为10mA cm^–2时下碱性中析氢过电位为62 mV,中性为127 mV和酸性为83mV,并且催化剂稳定性测试过程中在全pH范围内（0-14pH）催化活性基本不变,展现了良好的稳定性。本文研究了多元铁系金属磷化物的结构调控和性能优化的方法,合成了一系列具有高效催化反应活性的电催化剂,为新型复合催化剂的构建奠定了基础,提供了指导。