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高效的催化剂材料是提高新型能源转化反应效率的关键。像铂(Pt)等贵金属有着高效的催化性能,但成本高和稳定性差阻碍了它们实际的应用。因此,寻找合适的催化剂材料显得尤为重要。金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)通常由金属节点离子和有机配体通过配位键形成的多孔功能性材料,具有合成方法简单且结构可控等优势,在气体储存、光致发光、载药、催化等方面有着极强的应用性。在本论文中我们使用MOFs材料作为前驱体,通过高温碳化及酸处理后得到MOFs的衍生物,具有较好的导电性并将其应用于电催化方面的研究。具体研究内容如下:我们以胺官能化的Al-MOFs(NH2-MIL-53(Al))作为氮源和碳的前驱体,提供一种用于氧还原反应的氮掺杂多孔碳(NPC-MILs)的简便合成方法。制备的NPC-MIL作为一种非金属催化剂具有良好的ORR(氧还原反应)催化潜力。优化的NPC-MIL-900(在900℃碳化)表现出ORR催化活性可与商业Pt/C相媲美。此外,计时电流测试,NPC-MIL-900催化剂材料显示出来优于Pt/C的稳定性。计时电流测试也表明NPC-MIL-900催化剂在碱性电解液中对甲醇的耐受性高于Pt/C。这些结果表明NPC-MIL-900在燃料电池中具有潜在的应用前景。在溶液法制备ZIF-67(Zeolitic imidazolate framework-67)材料的基础上,通过原位替代金属镍的方法合成双金属MOFs(ZIF-67(NiCo)),然后通过直接碳化得到其MOFs的衍生物,并对其电化学性能进行了探究。通过调控双金属掺杂比例以及碳化温度,寻找性能最优的非贵金属电催化剂。ZIF-67(NiCo-40%)-C-800的ORR催化性能稍优于商业Pt/C,并且表现出理想的四电子过程。此外,ZIF-67(NiCo-40%)-C-800催化剂还具有更好的稳定性和更高的甲醇耐受性。本工作为制备可调控金属比例掺杂多孔非贵金属碳材料提供了一种简单、可扩展的途径,具有广阔的应用前景。同时为下一步设计更高效的催化剂材料提供了设计思路。