随着社会的不断发展,能源成为生活中不可或缺的部分,但是需求量的增加以及碳排放造成了环境污染。时至今日,能源短缺和环境污染问题已成为当前时代的主要问题,可再生能源以及清洁能源的需求日益增长,所以探究可持续发展能源来替代传统能源具有很大的研究价值。清洁能源中氢能是化石等传统能源的理想替代品,燃烧无污染,可再生。电催化水分解是大规模制备氢气的理想方法,该方法操作简单,无污染,是当前极具前景的制氢技术。但是,由于阳极的析氧反应,反应所需的能垒较高,需要很高的电势来促进反应的进行。因此,需要寻找合适的催化剂来加快这一反应。目前,RuO2等贵金属氧化物具有较好的电催化析氧反应性能。然而,由于其稀缺性以及高成本,贵金属催化剂的应用受到限制。金属-有机框架化合物(MOFs),因其可调节的孔隙度,结构可控等优点,被逐渐用于制备电极材料和电化学催化剂。ZIF-67是沸石咪唑骨架材料(ZIFs),本身自带的金属元素钴是很好的电解水析氧催化剂,但是由于ZIF-67中的金属与骨架的配位几乎饱和,导电性较差,使得其催化活性也较差。因此,需要对其进行一系列的改性及修饰来提高ZIF-67的电催化活性。该论文中,对ZIF-67进行煅烧,封装纳米粒子以及表面包覆π-共轭分子来提高其电催化活性,相比于ZIF-67,三种材料的电催化性能都有所提高。此外,这三种材料产率较高,均可大量制备,并且良好的催化性能证明了此类纳米材料具有一定的实际应用性。同时,合成的方法为其他衍生材料的制备提供了思路,可以从中寻求制备其他性能优异的新材料的方法。为此,需要充分改进材料的制备条件工艺,使得制备简便,制得的材料性能优异,能够应用到实际中去。具体研究内容如下:1、以六水合硝酸钴作为金属离子源,2-甲基咪唑为配体,甲醇为溶剂,合成ZIF-67。接着在N2气氛下低温煅烧ZIF-67,使得其部分配体与金属脱离,形成配位不饱和键。获得的材料称为quasi-ZIF-67,具有较大的比表面积,为2038.2m2.g-1。实验结果表明该材料具有比ZIF-67更好的电催化活性,在电流密度为10 mA cm-2时,过电位为286 mV,塔菲尔斜率为84mV dec-1。因此,在保持化合物基本骨架的情况下,低温煅烧可以暴露出更多的金属活性位点来加速电子转移来提高电化学催化活性。2、采用一步法合成,将六水合硝酸钴、2-甲基咪唑和Au纳米颗粒同时放入烧杯中,静置24 h。Au纳米颗粒的大小为13 nm左右,颗粒越小越利于提高催化活性。制备的产物为Au@ZIF-67,然后在保护气氛下进行不同温度煅烧。500度煅烧得到的样品具有较好的电催化析氧性能,过电位为367 mV(j=10mA cm-2),优于ZIF-67的550 mV(j=10 mA cm-2),塔菲尔斜率为233 mV dec-1。3、采用简单的一步溶剂热法,将六水合硝酸钴、2-甲基咪唑和2,3,6,7,10,11-六羟基三苯(HHTP)置于反应釜中,加入甲醇和DMF作为溶剂,然后超声5分钟,最后放在60 ℃的烘箱中放置2小时,成功制备了 HHTP@ZIF-67。由于HHTP是一种π-共轭分子,具有高效的电荷传输速率,将其与ZIF-67复合,可以增强ZIF-67的电子传输,从而提高其导电性,导电性的提高,可以进一步加快OER反应的速率。实验结果表明,该复合材料在10 mA cm-2的电流密度下,具有较低的过电位,为238 mV,塔菲尔斜率为104 mV dec-1。