随着社会的发展和人口数量的迅速增长,传统的化石燃料（煤、石油、天然气等）的消耗量急剧增加。这一方面造成了能源短缺的风险;另一方面大量化石能源的使用也带来了环境污染的风险。为了解决能源短缺和环境污染问题,电催化产氢（HER）、光催化降解染料、光电催化（PEC）等技术的研究得到科学家的广泛关注。Pt、Au、Ag等贵金属材料是目前应用最多的催化剂,但是该类催化剂易中毒、成本高、原料稀缺的特点限制了其发展和应用。近年来Ni、Co、Ti、Fe、Zn等过渡金属受到了科研工作者和工作实践者的关注,在催化领域展现出了优异的催化性能,有望成为贵金属材料的替代品。本文分别从电催化、光催化、光电催化三个方面探究了过渡金属在催化领域的应用。主要的研究内容和结果如下:（1）制备过渡金属磷化物负载的N,P共掺杂碳基催化剂应用于电催化析氢。本文通过控制N,P掺杂碳纳米纤维前驱体的热处理工艺参数,将Ni2P、Co2P和Ni Co P颗粒嵌入到N,P掺杂的碳纳米纤维（NPNFs）中,制得Ni Co P/NPNFs,Ni2P/NPNFs,Co2P/NPNFs复合材料,对其HER活性进行了测试。实验结果显示,在酸性条件下,Ni Co P/NPNFs的HER活性优于Ni2P/NPNFs和Co2P/NPNFs;在Ni:Co:P摩尔比为1:1:1的情况下,Ni Co P/NPNFs表现出最好的HER性能。当电流密度为1 mA cm-2和10 mA cm-2时,Ni Co P/NPNFs的过电位分别为183 mV和280 mV,Tafel斜率为94.5 mV dec-1。（2）制备过渡金属氧化物TiO2负载g-C3N4复合催化剂（TiO2/g-C3N4）应用于吸附和光催化降解亚甲基蓝（MB）。商业的TiO2经过碱性水热处理和酸清洗过程,与尿素物理研磨后,于550℃煅烧。尿素分解生成的g-C3N4均匀地生长在TiO2表面,形成TiO2/g-C3N4异质结。吸附实验表明,TiO2/g-C3N4（1:10）在5 min内,对MB的去除率达到95%,最大吸附量高达1667 mg·g-1。结合光降解过程,MB的去除率达到99%。比表面积（BET）和傅里叶红外光谱（FTIR）测试为TiO2/g-C3N4吸附机理的探究提供了依据;同时,牺牲剂捕获实验也为降解机理的探索提供了依据。结果表明,COO-在吸附过程中发挥作用,﹒OH-在光降解过程中给起主要作用。（3）制备TiO2/ZnFe催化剂应用于光电催化。采用一步水热法将TiO2阵列生长在FTO上,再用电沉积的方法沉积金属（Zn、Fe）,用来增强TiO2的光电性能。通过SEM可以明显的看到TiO2阵列均匀的长在FTO上;EDS结果显示,Zn、Fe成功沉积在TiO2上。光电化学性能结果显示,虽然Zn的沉积可以获得更大的光电流响应,但是并不稳定;ZnFe的沉积不仅提高了TiO2的光电流,还使光电流响应信号更稳定。同时,TiO2/ZnFe光电降解MB溶液使其70 min达到94%的去除率。