环境与能源问题伴随着社会与经济的发展愈发严峻,因此开发环保的清洁能源迫在眉睫。氢能是近年来清洁能源的研究热点,不仅具有高的燃烧热值,而且清洁无污染。质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种高效的氢能利用技术,具有重要的应用前景。到目前为止,贵金属Pt基催化剂仍然是最常用也是最有效的PEMFC氧气还原反应（ORR）催化剂。然而,在长期工况条件下,Pt基催化剂（常为Pt/C）在PEMFC中的实际应用受到某些因素的限制,特别是碳载体的腐蚀加剧了Pt的烧结、团聚、脱落和流失,严重影响了Pt基催化剂的催化效率和使用寿命。因此,探索高性能的新型载体材料是提高Pt催化性能的一个现实有效也非常重要的途径。在氢能的大规模制备方面,电解水技术为可持续的清洁产氢提供了一个有希望的路径,这需要高性能和稳定的析氢反应（HER）和析氧反应（OER）电催化剂,以降低过电位并减少能耗。贵金属RuO₂/IrO₂和Pt/C分别具有高的析氧和析氢反应活性,但是由于它们高成本和稀缺性,严重限制了其在电解水制氢中的广泛应用。因此,在电解水技术的发展过程中,开发高活性、高稳定性的非贵金属催化剂显得尤为重要。在本论文中,我们主要开展了如下工作:（1）采用原子层沉积技术成功地在碳纳米管（CNTs）外表面上制备了分布均匀的氮化钛（TiN）纳米颗粒,然后将制备的TiN/CNTs复合材料用作Pt纳米颗粒的载体。实验结果表明,与商业化Pt/C相比,所制备的TiN/CNTs负载的Pt纳米颗粒（Pt@TiN/CNTs）催化剂显示出对ORR更优的电催化活性和稳定性,在5000个持续循环后仅观察到轻微的性能损失。这应归因于TiN的高稳定性、高导电性以及Pt和TiN两者之间的强相互作用。我们所开发的TiN修饰的CNTs复合材料作为Pt基催化剂的载体在燃料电池中具有潜在的应用前景。（2）通过简单的水热法在3D泡沫镍上原位制备了ZnCo₂S₄纳米片阵列（ZnCo₂S₄/NF）。所制备的ZnCo₂S₄/NF在碱性溶液中表现出了良好的电催化OER和HER活性。对于OER反应,在301 mV的过电位下可实现50 mA cm^-2的电流密度。对于HER反应,在185 mV的过电位下可实现10 mA cm^-2的电流密度。对于阴极和阳极都为ZnCo₂S₄/NF的电解池,其电流密度为10 mA cm^-2时所对应的电解水分解电压是1.66 V,并且其表现出了良好的稳定性。作为一种性能可观的非贵金属电催化剂,所开发的ZnCo₂S₄/NF在全水电解中具有潜在的应用前景。