氢气(H2)作为一种环境友好的可持续能源，由于其无碳排放和高能量密度，被认为是替代枯竭的化石燃料的最佳选择。电催化水分解包括阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)，是理想的获得H2的环境友好型技术。开发低成本、高效的HER和OER的电催化剂是一项有吸引力但具备挑战性的工作。过渡金属镍基化合物由于其丰富的地球资源和易于调整的电子结构，已被证明是有前途的电催化剂。本论文的目的是通过化学液相方法制备金属(Fe、Co或Pt)修饰的过渡金属Ni基硫(氢氧)化物纳米片结构，得到过电位小、Tafel斜率低、稳定性优异的OER和HER的电催化剂。本论文设计合成了Fe和Co共掺杂Ni3S2纳米片；Pt纳米颗粒负载Fe掺杂α-Ni(OH)2纳米片，系统研讨了OER和(或)HER电催化性能，深入讨论了结构与电催化性能之间的关系。本论文主要研究内容如下：
　　1.在泡沫镍基底上经过两步水热法合成了Fe和Co共掺杂Ni3S2纳米片结构。互连的Fe和Co共掺杂Ni3S2纳米片结构生长在泡沫镍骨架上，可以降低离子转移阻力，提高了活性材料的利用效率，引入的Fe3+和Co2+离子调整了Ni3S2的电子结构，增强了催化剂材料的电催化活性。在1MKOH溶液中，优化后的(Fe0.20Co0.04Ni0.76)3S2电极表现出优异的OER电催化活性，在低过电位221mV可以驱动20mAcm?2的电流密度，且在过电位为297mV时能够驱动1000mAcm?2的高电流密度。其Tafel斜率低至40.8mVdec?1。其HER性能也大幅度增强，在低过电位140mV可以驱动10mAcm?2的电流密度，且在过电位为347mV时可以驱动1000mAcm?2的高电流密度。其Tafel斜率为64.2mVdec?1。使用(Fe0.20Co0.04Ni0.76)3S2作为阳极和阴极的两电极全水分解电解装置，驱动10mAcm?2的电流密度只需要1.575V的电压。且在电压为1.990V时能够驱动1000mAcm?2的高电流密度。两电极系统在低、高电流密度测试长达14h都保持94%以上，具有很好的长期稳定性。
　　2.利用低温化学液相法，在泡沫镍基底上一步合成超小Pt纳米颗粒均匀固定在Fe掺杂α-Ni(OH)2纳米片的阵列结构。优化后的Pt2.3%-Fe0.05Ni0.95(OH)2纳米片阵列上Pt纳米颗粒尺寸约为3.5nm，在碱性介质中具有优异的催化性能。在1MKOH溶液中，在低过电位18mV能够驱动10mAcm?2的电流密度，且在过电位为159mV时可以驱动500mAcm?2的高电流密度。其Tafel斜率仅仅为25.6mVdec?1。在70mV的过电位下，质量活性为15.23mAμgPt?1，几乎是商业Pt/C的28.7倍。此外，在低电流密度和高电流密度下均表现出杰出的长期稳定性。Fe3+离子部分取代Ni2+离子掺杂进α-Ni(OH)2晶格为锚定超小Pt纳米颗粒提供了一个良好的平台。Fe掺杂的α-Ni(OH)2纳米片界面用于水离解和Pt纳米颗粒表面用于吸附的H原子重组之间的协同作用增强了HER的催化活性。Pt纳米颗粒和Fe掺杂α-Ni(OH)2纳米片特定位点Fe3+-O(H)-Pt键之间的强烈作用导致其杰出的活性和稳定性。