随着社会经济快速发展,人们对能源的需求不断增加,传统化石燃料过度开发使用从而引发二氧化碳（CO2）大量排放,引起的温室效应是导致全球气候变暖的重要原因。实现CO2转换和固定,既能缓解温室效应,又能将其以碳源的形式储存下来,节约能源,助力实现碳中和。电化学催化还原CO2（CO2RR）能够在较低的电压下实现与CO2分子发生电子交换,活化稳定的CO2分子,是一种有效的转换技术正在被广泛研究。因此,利用清洁可再生能源产生的电驱动CO2RR是减少大气中CO2含量并实现其资源化的一种有效途径。电催化CO2RR的关键在于高效高选择性催化剂的开发,到目前为止研究者们开发了多种电催化CO2RR催化剂。其中,金属-有机框架（MOFs）由于具有长程有序的晶体结构、大量金属活性位点、大的比表面积和规则有序孔道结构,被认为是最有潜力的电催化CO2RR催化剂之一。卟啉具有18个π电子形成的大环共轭结构有利于其电子传输,中心金属可作为CO2RR的活性位点,中心金属与结点配位金属能够形成双金属催化协同效应,因此将卟啉作为有机配体引入到MOFs中,有望进一步提高其电催化效率。目前用做电催化CO2RR催化剂的卟啉类MOFs主要是以四苯羧基卟啉（TCPP）为有机配体与金属结点配位,但是TCPP与金属离子形成配位键之后在碱性中不稳定,限制了其在电催化CO2RR中的应用。四吡啶基卟啉（H2TPy P）在化学上是碱性的,与金属配位之后能够在电催化CO2RR弱碱体系中稳定存在,同时其与金属配位之后形成的M-N-C结构也可以作为电催化CO2RR活性位点。本课题组开发的电化学原位生长卟啉MOFs的新方法,能够在导电基底上直接生长TCPP基MOFs薄膜,解决了催化剂与基底结合不牢固、电子传输性能差等关键问题,表现了优异的电化学性能。但到目前为止还未能通过电化学原位生长法合成H2TPy P基MOFs。基于以上调研,本论文开发了电化学阳极氧化法原位制备形貌规整且多孔的H2TPy P基卟啉MOFs。材料具有良好的碱稳定性,将其用于电催化CO2RR,体现了较好的催化性能。具体展开了以下的研究内容:1.为了在导电基底上可控生长四吡啶基卟啉MOFs薄膜,首先在基底上电化学沉积Cu金属层,以其为牺牲层,通过电化学阳极氧化法,将Cu氧化形成Cu2+,在电场诱导下,Cu2+与卟啉的吡啶基配位,原位形成MOFs结构。调控Cu沉积层厚度、薄膜的生长时间和氧化电压,实现对薄膜的厚度以及堆积孔径进行调控。这种原位生长的方法,提高了MOFs的稳定性以及电子传输性能,有望提高其电催化性能。光谱表征证明卟啉与金属结点成功配位,酸碱稳定性实验证明该MOFs在p H值7-14的碱性条件下可以稳定存在,电化学交流阻抗结果证明阳极氧化法原位制备的MOFs薄膜相比于滴涂方式的薄膜具有更小的电荷转移电阻,表明其具有更好的导电性能。为了验证吡啶N与金属配位之后是催化活性位点,对比了该卟啉MOFs薄膜的电催化CO2RR性能以及卟啉与铜离子通过机械搅拌方式混合得到的材料电催化CO2RR性能,发现设计的不含M-N-C配位键的材料不具有催化活性,证明卟啉携带的吡啶N与金属配位之后的M-N-C是催化活性中心。2.电化学阳极氧化法具有很好的普适性,本章中将不同金属活性中心的四吡啶基卟啉（MTPy P）作为MOFs的有机配体,通过改变反应条件,均制备得到较好的MOFs薄膜。卟啉中心金属的引入,提高催化活性位点浓度。并且在卟啉中心引入不同的过渡金属（Fe、Co、Ni、Cu）,能够引入第二催化活性中心实现双金属协同催化,提高催化效率。将其应用于电催化CO2RR中发现,金属卟啉MOFs催化性能得到提高,其中Cu-Co TPy P MOFs提升最大（法拉第效率为92%）。最后对不同中心金属的卟啉MOFs催化性能差异性进行了探究,通过电化学活性面积（ECSA）、电化学交流阻抗（EIS）、塔菲尔斜率（Tafel）表征了不同中心金属之间的催化活性差异。