氢能被认为是最清洁的终极能源。电化学水分解制氢是未来极具前景的一种绿色制氢技术,其大规模的实际应用主要受限于能耗高。目前,降低能耗的两种研究策略:一是制备高效、低成本的催化剂;二是替换主要高能耗的析氧半反应（OER）,从而实现高效制氢。催化剂方面,过渡金属磷化物是一种具有高活性、耐腐蚀、低成本的催化材料,受到了越来越多的关注与研究,其通常由含磷盐热解产生的剧毒、易燃磷化氢磷化而制备,因此需要优化过渡金属磷化物的合成,促进它的实用化。OER的替换方面,主要通过起始电位低于电解水理论电位（1.23 V）的阳极氧化或阳极合成反应去替换,降低整体反应的过电位,这一方面的努力方向则是提升阳极反应的高效利用,可以同步实现环境的处理或者有机合成的目的。对此,本文选用绿色磷源植酸,利用其与金属的强络合能力,合成过渡金属磷化物优化传统的制备方法,用于高效的全解水;另外采用甲醛的阳极氧化反应（FOR）取代OER降低全解水制氢的能耗,并实现环境中水污染物的处理。本论文主要研究内容如下:（1）在不锈钢网基底上,以水热法制备的CoFe-LDH为前驱体,以植酸为磷源,通过过渡金属纳米前驱体与植酸的络合反应以及后续的煅烧还原过程,合成了磷掺杂的CoFe纳米颗粒负载于磷掺杂碳片的复合材料（CoFe-P/PC）。植酸引入磷构成掺杂的同时,也引入了少量的碳。这一分级的复合材料展现出了优异的双功能全解水性能,在1 M KOH的碱性电介质中,析氢反应（HER）和OER的过电位(10 m A cm-2)分别为139 m V和281 m V,双电极全解水达到10 m A cm-2电流密度所需的电压为1.64 V,且稳定性远优于商业的铂碳和二氧化钌。这项工作为合成磷掺杂的三维过渡金属基纳米材料提供了一种方法,同时为实现结构工程转变优化催化性能提供一种可能。（2）在柔性碳布基底上,通过钴镍双金属纳米线前驱体与植酸的络合反应联合后续的煅烧过程,合成了三维纳米结构的过渡金属磷化物基催化剂（Ni Co-Ni Co P@PCT/CC）,并详细探究了其中的反应过程与机理。此外,通过FOR与HER的高效耦合,优化了电解水产氢。合成的Ni Co-Ni Co P@PCT/CC材料具有多功能催化性能,其作为阴极和阳极构建的电解槽在HCHO基废水中能够以1.76 V的电压实现50 m A cm-2的电流密度,相对传统电解水的2.07 V,节省了将近320 m V。同时在阴极可进行甲醛的加氢还原反应,实现了HCHO的升级转化和资源利用。这一工作不仅为以植酸为P源和络合剂安全可控的合成三维纳米结构过渡金属磷化物提供了一种途径,而且为氢能的高效制备和环境污染的处理与转换提出了一种新型的电解池耦合体系。