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金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs),具有高的比表面积、可调的孔尺寸、丰富的金属活性位点、有序的晶体结构等特点,被广泛地应用于催化、气体分离、药物运输、成像感应等诸多领域。近年来,由于MOFs材料具有固有的孔道结构和氧化还原特性,在太阳能电池、锂离子电池、超级电容器、锂硫电池、燃料电池等领域也引起了关注。本学位论文旨在设计合成系列新型MOFs材料,并应用于锂离子电池中,以考察它们的电化学性能。进一步,探究和揭示材料组成、结构、表面状态等固有特性与电化学性能之间的内在关系。本学位论文的研究结果将丰富金属有机框架化合物材料的研究体系,为设计合成新型负极材料和研制高性能储能器件提供了新思路。研究工作主要包括以下几个方面:(1)以硫酸锰和铁氰化钾为原料,采用共沉淀法合成了普鲁士蓝类似物Mn[Fe(CN)6］0.6667·nH2O(Mn-PBA),通过 XRD、XPS、SEM 和 TEM 等手段进行表征,确定了所制备的产物为纯相的普鲁士蓝类似物。该类似物由边长为500～600 nm规则的立方块组成。进一步,将这种材料作为锂离子电池的负极,并研究其电化学性能。结果表明,Mn-PBA展现出良好的电化学性能。在200 mA g-1的电流密度下,其初始放电比容量为1123.7mAhg~1;循环100圈以后,容量为295.7 mA h g-1。其原因可能是三维网状晶体结构不仅拥有稳定的Mn-CN-Fe-CN-Mn架构,还存在大量的空隙,这样Li+的脱嵌更容易。同时,骨架中的过渡金属具有不同价态,可以发生氧化还原反应,能够提供电子的转移。(2)以3,4,9,10-苝四羧酸酐和无机锰盐的混合溶液为前驱体,经过水热反应后,得到了层状结构的锰基金属有机框架化合物。基于一系列的表征,确定了所制备的产物为Mn-ptcda。作为锂离子电池负极材料,考察其储锂性能。结果表明,Mn-ptcda具有优异的电化学性能。在200mAg-1的电流密度下,循环100圈后比容量还有566mAhg~1。另外,以无机钻盐、镍盐为添加剂,在Mn-ptcda反应体系中,合成了掺杂不同金属离子的Mn-ptcda。研究还发现,这些掺杂材料在保持Mn-ptcda层状结构的同时,具有更大的层间距。首次作为锂离子电池电极材料展现比Mn-ptcda更高的比容量,且具有良好的倍率性和循环稳定性。这可归于这些材料具有较大的层间距,能够提供更快的离子扩散通道,也能满足电极材料内部氧化还原反应的需要,从而提高了活性材料的利用率。