随着全球能源需求的不断增长和化石能源的不断消耗,开发新的能源储存和转化技术就非常重要。ORR（氧气还原反应）和OER（氧气产生反应）在新能源领域起到了非常重要的作用,但传统的ORR和OER电催化剂都是贵金属或贵金属氧化物,其昂贵的价格限制了电催化的实际应用,因此发展一种高催化活性、价格便宜的电催化剂就非常重要。金属有机框架化合物（MOFs）是一类有着多孔结构的无机-有机复合晶体材料,其比表面积很大、孔隙率很高并且大小可调。MOFs是以金属阳离子为中心,供电子有机配体为桥连剂连接而成的延伸的晶体结构。以MOFs为模板,通过固相热诱导等方法可以把MOFs转化为基于MOFs衍生的无机纳米材料,其继承了MOFs大比表面积和高孔隙率的优点。通过这种方法合成的金属氧化物、金属/碳复合纳米材料等在传感器领域、锂离子电池领域和电催化领域等领域展现出了广阔的应用前景。本论文主要包括以下的研究工作:1.中空Co₃O₄多面体结构材料的合成和表征研究:甲醇为溶剂,2-甲基咪唑为桥连剂,Co（NO₃）₂·6H₂O为金属阳离子盐,合成了Co²⁺为中心的三维正十二面体MOFs（ZIF-67）。ZIF-67在空气中煅烧后转化为了一种三维中空多面体结构的Co₃O₄,其BET表面积很大(49.27 m² g^-1)以及孔径尺寸很小（28.53 nm）,为电催化提供了更多的反应活性位点,并且其电化学阻抗很小,说明界面电荷传递电阻小,电子在表面的传递和扩散速率很快。考虑到MOFs元素组成和结构的多样性,MOFs为模板高温下自牺牲合成氧化物的方法为合成其他氧化物提供了思路。2.中空Co₃O₄多面体结构材料的ORR和OER性能研究:在碱性电解液中,相比于商业化的Co₃O₄颗粒和ZIF-67,中空Co₃O₄多面体材料有着更小的起始点位和更大的电流密度(ORR最大电流密度为0.61 mA cm^-2,OER过程的起始过电位为436 mV以及在536 mV过电位下电流密度可达10 mA cm^-2)。通过和Pt/C对比,中空Co₃O₄多面体材料展现出了更强的抗甲醇特性和长时间稳定性（25000秒后其ORR性能保持其初始的82.6%）。这种三维的中空多面体结构具有更大的比较面积和更高的孔隙率,因此可以提供更多的催化活性位点,并且四电子传递方式拥有更快的电子传递和转移速率。