电化学水分解在利用可再生能源的过程中起着关键作用。其由阳极析氧反应以及阴极析氢反应组成。提高阳极析氧反应是提高电解水效率的一个重要因素,而寻找到一个高效稳定的催化剂是提高电解水的一个重要途径。改变电子结构,增加催化剂活性位点等方法可以有效提高催化剂效率。金属-有机框架材料（MOF）是一种由无机-离子和有机配体链接的新型复合型多孔材料,它具有较大的比表面积,具有可调节的孔径、粒径等特点在催化剂制备等领域中被广泛使用。人们可以通过模拟计算对新材料的化学性质进行设计预测和对已经合成的材料进行理论上的解释。在本文中将Mg-MOF-74作为前驱体,加入RuCl₃与Mg-MOF-74进行离子交换。将交换后的试样进行退火等处理并将处理后的材料涂敷在电极的表面制作成具有高性能析氧反应（OER）的RuO₂电催化剂。本试验使用Mg等金属原子对Ru进行替换并去掉一个O原子保持电荷平衡建立模型。分析结果表明:（1）使用Mg-MOF-74作为前驱体框架材料,在与RuCl₃进行交换及退火等一系列处理后,得到具有较高析氧反应（OER）活性及较强稳定性的Mg-RuO₂纳米材料。在形貌上保持与Mg-MOF-74相同的椭球形,但尺寸从1-2μm减小到5-10 nm,经测试证明催化剂中含有一定比例的Mg在材料内部。电化学测试结果表明Mg的掺杂能够改变RuO₂的性能,在活性、稳定性及其他电化学性能方面均有提高,与商业RuO₂相比Mg-RuO₂过电位提高约80 m V,稳定性提高约30h以上。（2）通过DFT计算,可以有效说明经过Mg的掺杂,RuO₂的电子结构发生改变。通过计算其能垒,与纯RuO₂相比其发生析氧反应（OER）反应的能垒下降约0.14 eV,同时电荷分布也发生改变。这也进一步说明经过Mg的掺杂,RuO₂的电荷分布发生改变,并且发生析氧反应（OER）的能垒降低,有利于反应的发生。（3）DFT计算揭示了M（Fe、Co、Ni、Cr、V、Zn）掺杂引起的固有电子变化。经过掺杂后,与RuO₂相比其电子结构均有所改变,说明元素掺杂对RuO₂析氧反应（OER）更加有利,从DFT计算方面说明用过渡金属掺杂优化RuO₂电催化性能是一种可行的方法。