化石燃料的燃烧造成环境污染,探索清洁和可再生的新型能源一直受到科研工作者广泛关注。通过电催化实现全分解水,发现高效的电催化全分解水催化剂成为其关键。CO₂气体的增加对生态环境造成严重的破坏,因而利用太阳光催化CO₂还原成碳产品,既有效降低大气中二氧化碳浓度,又解决了碳循环问题。贵金属催化剂有着较好的催化效果,但由于成本限制了发展,无机非贵金属催化剂使用能解决这个问题,具有很好的发展前景,但目前普遍效率偏低。因此,研究无机非金属材料催化剂成为能源催化领域的研究热点。论文基于非贵金属催化剂的合成制备及性质提高,重点将其应用到全分解水和CO₂还原应用中去,具体研究内容和取得了的结果如下:1.通过静电纺丝的方法使高分子材料聚丙烯腈（PAN）形成纳米纤维结构,PAN纳米纤维作为模板通常用于合成中空管状结构,并且能够增加材料的比表面积,以及作为原位氮掺杂的前体。我们使用PAN作为构建空心结构的前体材料,通过化学键之间的键合,使NiCo₂ S₄原位生长在PAN上,并加入葡萄糖来得到N掺杂的碳层。这种独特中空纳米管结构增加了NiCo₂S₄的比表面积,为催化过程提供了更多的活性位点。N掺杂碳层有效提高电荷转移效率并增强了电子传输性能。通过XRD、TEM、SEM、EDX等对催化剂进行了形貌和结构表征。在电催化全分解水体系中,对催化剂进行OER和HER测试,在OER反应中,在1M KOH碱性条件下催化剂电流密度为10 mAcm^-2,过电位为274mV vs RHE,Tafel斜率为86.8 mV dec^-1,催化剂具有较好的OER化学稳定性,在HER反应中,在1M KOH碱性条件下催化剂电流密度为10 mA cm^-2,过电位为-183 mV vs RHE,Tafel斜率为102.8 mV dec^-1,催化剂也有较好的HER化学稳定性。由于催化剂具有较好的OER和HER催化活性,使用氮掺杂碳NiCo₂S₄为阴极和阳极,经过测试催化剂在10 mAcm^-2运行电压为1.51 V,经过14 h的全分解水测试,其催化效率没有太大变化,对测试后材料进行SEM,其材料仍保持一定管状结构。2.使用钴盐制备了钴的氧化物,加入NaH₂PO₂作为磷源,通过煅烧的方法合成了CoP,并将CoP负载到碳纳米管、石墨烯和二氧化钛等材料中,得到了三种催化材料。通过XRD、TEM、SEM、EDX、Raman和ICP-AES等对催化剂进行了表征,由于基底材料大的比表面积和导电性,催化剂表现出较好的CO₂还原活性。在可见光驱动CO₂还原CO体系中通过在催化剂和光敏剂为钌吡啶的混合溶液中进行。通过原位制备的混合催化剂,即CoP/TiO₂,在CO₂还原CO中表现出优异的催化活性,在反应的前3h催化率可达25474.8μmol h^-11 g^-1,CO选择性高达74.2%。