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金属有机框架(MOF)材料不仅种类繁多、比表面积较大、孔隙率较高,而且还具有丰富的金属中心及碳源,可用作模板去制备多孔碳和金属/金属氧化物,因而被广泛应用在电化学领域中。本文围绕能源问题,制备了一系列MOF及其衍生类材料,并研究这些材料作为电极材料在析氢反应(HER)、析氧反应(OER)以及超级电容器中的应用,主要包括以下四个部分:1.通过溶剂热法合成了 Ni-MOF-74与氧化石墨烯(GO)的复合材料Ni-MOF-GO,再对其进行高温处理后,得到了一系列复合材料Ni/NiO@C/GR。通过线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗(EIS)等测试手段对Ni/NiO@C/GR电催化HER和OER的性能进行了研究。实验结果表明,相较于Ni-MOF-GO,Ni/NiO@C/GR对HER呈现出较高的电催化活性。尤其是在酸性溶液中,当GO的复合比为8%,碳化温度为900℃时,Ni/NiO@C/GR-900-8对HER表现出最好的电催化性能。塔菲尔斜率仅为44 mV/dec,且在10 mA/cm2的电流密度下,超电势仅为108mV。这些结果表明Ni/NiO@C/GR-900-8有望代替Pt成为新型的析氢电极材料。同时,Ni/NiO@C/GR-900-8对OER也具有较好的电催化活性。2.以Co-MOF-74为模板在不同的碳化温度下制备了一系列多孔碳材料A-C-MOF-t,并通过EIS、CV、恒电流充放电(CP)等测试手段对材料的双电层电容性能进行了研究。实验结果表明,碳化温度对多孔碳材料的比表面积、孔径结构以及电容性能都具有重要的影响。且当碳化温度为800℃时,多孔碳材料A-C-MOF-800的电容性能最为优异。在0.1 A/g的电流密度下,比电容为188 F/g。且在1 A/g的电流密度下连续充放电4000次后,依然保留95.7%的初始电容。3.以4,4-联吡啶和L-苹果酸为有机配体、Ni2+为金属中心,通过溶剂热法合成了平面网络结构的Ni-MOF。并在此基础上复合了比表面积大、导电性能优异的碳纳米管(CNT),制备了 一系列复合材料Ni-MOF/CNT。通过EIS、CV、CP等测试手段对材料的电容性能进行了研究。实验结果表明,复合材料Ni-MOF/CNT具有优异的电容性能。且当CNT的复合比为10%时,Ni-MOF/CNT(10%)的电容性能最为优异。电流密度为2 A/g时,比电容为1133 F/g。且在5 A/g下连续充放电2000次后,依然保留初始电容的78.6%。4.为了进一步提高Ni-MOF的电容性能,我们引入了 Co元素,合成了 Co掺杂Ni-MOF的复合材料Ni/Co-MOF。实验结果表明,相较于Ni-MOF,Ni/Co-MOF的电容性能得到了明显的提高,并且Co元素的含量对材料的电容性能也有影响。当Ni与Co的原子比为1:1时,Ni1/Co1-MOF的比电容最大。在电流密度为2 A/g时,比电容高达1333 F/g。且在5 A/g下连续充放电2000次后,依然保留初始电容的78.7%。