自上个世纪90年代“金属有机骨架（MOF）材料”这个名词的提出到现在,一直处于多学科研究的前沿热点领域,从最初的结构设计合成到开发功能化性质和实际应用。MOFs本身具有大的表面积、可调的孔道结构和均匀分布的不饱和活性位点等特性,使其在气体分离储存、催化、质子传导和电化学储能等方面展示了诱人的应用前景。目前以MOF为源材料（简称MOF源材料,主要包括纯MOF材料、MOF基复合材料、MOF衍生物、MOF凝胶等）的研究日益受到重视,如MOF基复合材料、MOF衍生物材料等在电催化、储能等领域彰显优势,拓展了MOF材料的应用领域。在电催化领域,铁系金属元素均具有较好的活性,亟待开发铁系MOF材料的功能。因此本文在课题组原有工作的基础上,以电催化功能为导向,在保持MOF材料的原有结构不变的前提下,设计合成多元羧酸基铁系MOF晶态材料及其复合材料,探索铁系MOF源材料在电催化析氧（OER）、醇类氧化（AOR）等方面的应用。主要研究内容如下:第一部分:本课题研究领域相关文献的调研和总结,首先介绍了铁系金属有机框架材料的特点、分类及经典的铁系MOF材料,其次论述其在电解水析氧领域所做的工作和已发表的经典文献,再次列举其在甲醇氧化领域所开展的相关工作,另外针对铁系MOF材料在电催化领域中优势和不足加以阐述,为进一步设计合成奠定基础和总结经验,最后阐明本文的选题依据和研究方向。第二部分:以铁系金属离子Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺为金属中心,以均苯三酸衍生物三角形配体H₃TATB为有机组件,辅以不同类型的短链小分子,在水热条件下构筑7例铁系MOF材料;重点讨论了其合成规律和晶体结构,并分析总结了有机组件中短链小分子对最终结构的调控规律,同时做了相关基础表征;7例体系MOF晶态材料分别为:{Co₆（μ₃-O）₂（μ₂-O）（TATB）_8/3（HCO₃）（TRZ）（H₂O）}_n 1{(Co₄（μ₃-OH）₄（TATB）_4/3（dpe）₂)}n 2{(Ni₄（μ₃-OH）₄（TATB）_4/3（dpe）₂)}n 3{[Ni ^IINi ₂^III（μ₃-O）（μ₂-OH）_0.5（TATB）（Ina）_2.5（H₂O）]}_n 4{[Co ₂^IICo ^III（μ₃-O）（TATB）（Nic）₂（H₂O）₃]}_n 5{[Fe ₂^IIFe ^III（μ₂-OH）（TATB）₂]}_n 6{[Co（TATB）（bib）]·H₂O}_n 7第三部分:选取晶态材料1为主体材料,探索其本身和基于其所构筑复合材料的OER性能;晶态材料1具有一定的OER性能,其起始过电势为376 m V,塔菲尔斜率为77 mV dec^-1,10 m A cm^-2对应下的过电势η₁₀为454 m V;因MOF材料的导电性偏低,引入导电性物质可提升其导电性,进而提升其OER性能,本文选择三类导电材料:导电材料---商业石墨烯（Gr）、具有OER活性的半导体材料---商业四氧化三钴和不具有OER活性的半导体材料---商业氧化锡进行不同质量比复合尝试;其中,商业石墨烯（Gr）在质量比为4%时,提升效果相对最佳,起始过电势下降了48 m V,η₁₀下降了64 m V;具有OER活性的商业四氧化三钴（Co₃O₄）在质量比为20%时,提升效果相对最好,起始过电势下降了77 m V,η₁₀下降了69 m V;无OER活性的商业二氧化锡（Sn O₂）在质量比为15%时,提升效果相对最优,起始过电势下降了62 m V,η₁₀下降了66 m V;通过阻抗、TOF值、双电层电容以及I-T曲线综合分析,导电剂&MOF复合材料的构筑改善了MOF源材料的导电性、拓宽了催化活性区域面积、加快了单位时间单位活性内反应物转化频率和提高了材料的稳定性。部分研究结果发表在Nature Index期刊Inorganic Chemistry上（Inorg.Chem.2019,58,5837-5843）。本章另一工作选取经典ZIF-67为主体材料,探索其本身和基于构筑多元金属基复合材料的OER性能;ZIF-67具有一定的OER性能,其起始过电势为382 m V,塔菲尔斜率为122 mV dec^-1,10 m A cm^-2对应下的过电势η₁₀为507 m V;因ZIF-67材料金属中心单一且OER性能偏低,引入异金属可提升其催化活性,主要选择特殊合成Fe₂Co金属盐作为异金属源,控制其与原料硝酸钴的不同复合比例,考察其对材料性能的影响规律:首先研究了不同复合比例对材料性能的影响,发现不同比例均在不同程度提升其OER性能,在质量比为25%时提升效果相对最佳,起始过电势下降了52 m V,η₁₀下降了126 m V;其次,研究不同形貌对材料性能的影响,在质量比为15%时,控制水热时间,ZIF-67材料的形貌由扁平状转变为花瓣状,起始过电势下降了52 m V,η₁₀下降了85 m V,TOF值上升了0.0321 S^-1;说明多元金属基复合材料的构筑一方面改善了MOF源材料的导电性、提升了催化活性,另一方面MOF材料的OER性能与形貌存在一定关系,花瓣状形貌优于扁平状形貌OER性能较好,此工作为研究形貌与析氧性能之间关系具有一定参考价值。第四部分:基于对甲醇氧化反应的分析研究,以四核cube型镍基晶态材料3作为研究对象,探索MOF源材料的电催化甲醇氧化性能;测试表明,四核镍基晶态材料3主体具有较高的甲醇氧化质量活性203 m A mg^-1_catalyst和较低的起始氧化电位（0.83V）;为改善其导电性,我们将其与超导科琴黑（KB）复合,所得到KB&晶态材料3的甲醇氧化质量活性提升了2倍,达到527 m A mg^-1_catalyst,起始氧化电位降低至0.803 V,为深入研究Ni-MOF源材料的电催化甲醇氧化性能提供了有价值的信息,也为深化研究甲醇氧化选择催化剂材料提供有意义的参考。