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氢气是一种高性能能量载体,被认为是化石燃料的理想替代品之一。电解水制氢是简单并且相对环保的一种制氢方法。析氢反应（HER）和析氧反应（OER）是电催化分解水的两个半反应。这两个半反应的动力学缓慢,导致电解水的效率不高,需要具有优异催化性能的催化剂来改善动力学、促进反应进行。迄今为止,贵金属材料Pt基化合物和Ir基化合物（或Ru）具有较理想的HER和OER电催化性能,但是成本高、储量少等原因,限制了它们被广泛应用。过渡金属成本低、储量大,其化合物往往有良好的催化性能,有望替代贵金属类催化剂。常见过渡金属包括Fe、Co、Ni、Mn、W等元素,其中Fe被研究者们广泛用作制备催化剂的原料。本论文致力于使用简单的水热和煅烧方法制备铁基复合纳米材料的催化剂,并研究其HER、OER及全水分解的性能。主要研究内容如下:1、以Ni泡沫（NF）为基底制备纳米催化剂Fe3C/NF并研究其OER催化性能。采用水热和煅烧法制备了催化剂Fe3C/NF。催化剂Fe3C/NF呈纳米片状,垂直地生长在Ni泡沫基底上。催化剂Fe3C/NF的垂直生长方式使其比表面积增大、活性位点数量增多,这有益于提升其催化活性。催化剂Fe3C/NF在1.0 M KOH溶液中具有OER催化活性,当电流密度为10 mA·cm-2时,过电势为262 mV,当电流密度为100 mA·cm-2时,过电势为372 mV,相应的Tafel斜率为49 mV·dec-1,而且催化剂Fe3C/NF稳定性优异,经过100 h的稳定性测试,在100 mA·cm-2下的催化性能仅仅降低了2.4%。2、纳米材料Fe3C@Co2C/NF的制备及其OER催化性能的研究。采用两步水热加两步煅烧法制备了催化剂Fe3C@Co2C/NF。催化剂Fe3C@Co2C/NF呈线穿立方体结构,纳米线Co2C从立方体Fe3C的中间穿过。催化剂Co2C和Fe3C之间的协同作用,使催化剂Fe3C@Co2C/NF在1.0 M KOH碱性溶液中具有突出的OER催化性能,当电流密度为10 mA·cm-2时,过电势为254 mV,当电流密度为100mA·cm-2时,过电势为364 mV,相应的Tafel斜率为65 mV·dec-1,100小时的稳定性测试后催化剂Fe3C@Co2C/NF在电流密度为100 mA·cm-2下的催化性能仅仅降低了3.0%。3、纳米材料Fe-Co-Ni-Sx/NF的制备及其HER、OER和全水解催化性能的研究。采用两步水热法制备了催化剂Fe-Co-Ni-Sx/NF。催化剂Fe-Co-Ni-Sx/NF呈疏松多孔状,并且均匀地分布在Ni泡沫基底上,这有利于增大其比表面积、提升其催化性能。催化剂Fe-Co-Ni-Sx/NF在1.0 M KOH溶液中展现出较优异的HER、OER催化活性,将该材料分别作为阴极和阳极进行全水分解,当电压为1.70 V时电流密度可达到10 mA·cm-2。