随着全球经济的发展，化石燃料逐渐枯竭，同时化石燃料燃烧会带来的空气污染等环境问题，迫使人们需要寻找清洁可再生的太阳能、风能、生物能和氢能等新能源。在这些新能源中，氢气由于其来源广泛，燃烧产物为无污染的水，同时单位质量的氢气产生的能量较其他能源大，能量利用率高，因此受到了人们的广泛关注。但是电解水产生氢气，动力学过程缓慢，往往需要很高的过电位，因而需要寻找到一种高效的相对廉价的析氢反应（HER）催化剂以降低其电解过程中需要的高能量消耗，实现高效地电解水反应。目前，铂族金属是最好的 HER电化学催化剂，但是它们的稀有性、高成本也使其难以大规模推广使用。在其他非贵金属催化剂中，钼基化合物包括二硫化钼，硒化钼，碳化钼，硼化钼和氮化钼等在过去几年中引起人们广泛关注。同时一些过渡金属磷化物和碳纳米管的复合物包括 CoP/CNT，Ni₂P，NiP₂等对 HER 也具有良好的催化效果。寻找高效的析氢催化剂，开发利用氢气能源已经成为未来能源领域的重要内容。

一个完整的水裂解过程可以分为水氧化（1）和析氢（2）两个部分:

2H₂O→O₂ 2H₂（总反应）

2H₂O →O₂ 4H 4e^-（1）

4H 4e^-→2H₂（2）

许多水裂解的过程往往依赖于最后一步HER。析氢的第一步是氢离子与电子的结合反应，即H e^- *→H*。*表示氢表面上的结合位点。第二步是通过一个或两个过程中氢气分子的释放，即2H* → H₂ 2* 或者H e^- H* → H₂ *，如铂催化剂可以温和地吸附氢并需要很少的反应活化能将氢气从表面脱附，水电解析氢的过电位几乎为零，因此析氢过程的研究对于开发氢能具有十分重要的意义。

催化剂材料是燃料电池的核心部件之一，也是当前制备高性能、低成本燃料电池的主要技术屏障。燃料电池的催化剂为燃料的电化学反应提供一个传导场所，其功能主要包括质量传输，反应所需电化学活性位点的提供，溶液中质子的传输，以及导体中电子的传导。催化剂材料主要由贵金属（Pt、Pd、Au 及其合金 Pt Ru、Pt Pd 等）和载体（炭黑、中孔炭等）两部分构成。贵金属 Pt 是使用最为广泛的催化剂，然而Pt 金属因为其稀有而成本价格昂贵。燃料电池技术的主要目标是研究发展低成本、高性能和耐久性的催化剂材料。当前燃料电池系统的主要问题是成本较高和耐久性较差。为了解决当前的主要问题，许多途径和方法已被探索和研究：

(i)降低燃料电池电极材料中电催化剂的载量；

(ii)发展新型纳米薄膜结构 Pt 电极及其制备技术，以提高催化剂的利用率；

(iii)减小电催化剂纳米粒子的尺寸；