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MOFs纳米材料在电催化领域可谓是方兴未艾。与其他催化剂相比,MOFs纳米材料具有许多优越性,这源于:(1)MOFs晶体易方便设计并构建;(2)MOFs晶体结构具有开放金属位点并含特定功能性杂原子;(3)MOFs晶体易封装客体,其晶格易修饰;(4)在空气或真空条件下煅烧,MOFs晶体易转化为具有高比表面积、更多活性位点的多孔MOFs基纳米材料,该材料不仅水及化学稳定性高,在电催化反应中,还可有效增大电解质与电极的接触面积,促进电荷在电解质-电极界面的转移,增加电催化活性;(5)构建自支撑MOFs基纳米材料直接用于电催化,可有效避免使用粘合剂导致的活性位点减少的缺陷,增加其活性利用率,提高其比容量。为此,本课题致力于高性价MOF基纳米材料的可控制备及电催化应用研究,研究内容包括以下四个部分:1.Cu-MOF衍生氮化碳纳米片复合材料的析氧研究。利用掺杂三聚氰胺的Cu-MOF凝胶作为前驱体,在高温下锻烧热解后制备成和C、N共掺杂并且负载CuO纳米颗粒的g-C3N4纳米片复合材料。该材料析氧反应(OER)活性优异且能够保持长时间稳定。2.Ni-MOF纳米阵列高效制备葡萄糖二酸及产氢双功能催化的研究。利用电沉积法在活化好的泡沫镍上沉积Ni-MOF前驱体,低温活化成功制备了以泡沫镍为基底的Ni-MOF纳米棒阵列材料。该材料在碱性条件下表现出良好的析氢(HER)性能,并同时实现阳极葡萄糖酸钠转变为葡萄糖二酸的选择性氧化,经多影响因子优化,该材料成功实现了HER与葡萄糖酸钠的选择性电催化氧化(ECSG)的高效双功能应用。3.Cu-MOF材料驱动葡萄糖选择氧化促进固氮反应的研究。通过在泡沫镍上沉积Cu-MOF前驱体,活化后成功制备紧密排列的JUC-1000纳米棒阵列。该材料同时实现了阳极葡萄糖一酸选择催化氧化为葡萄糖二酸和阴极电化学氮气还原为氨气的双功能催化,进一步证明了阳极氧化反应对固氮反应效率的大幅提高作用,提供了一种提高固氮催化效率的新思路。4.手性大分子@MOF螺旋纳米复合材料电化学识别青霉胺对映体的研究。鉴于手性配体成本高,本研究合成了亲水亲油两亲性具有螺旋结构的手性大分子,以该分子材料作为手性模板,构建了手性大分子@MOF螺旋纳米复合材料,该材料对青霉胺对映体具有高选择识别和定量分析能力,并且具有良好的稳定性。