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基于金属有机框架(MOFs)的热解衍生物,因其结构均匀且化学性质稳定,近几年引起了广泛关注,在电化学传感和燃料电池等领域展现了良好的应用前景。本论文以结构可控的MOFs为模板,通过热处理成功制备了几种不同的衍生物,利用多种表征手段对它们的结构进行了探究;同时探讨了其作为传感器对环境污染物水合肼、对苯二酚和邻苯二酚两种异构体的电化学检测,以及作为氧还原反应(ORR)电极材料的电化学性质。首先,利用溶剂热法合成了 HKUST-1,以其为前驱体衍生得到CuO纳米材料,并将该纳米材料修饰玻碳电极,应用于水环境中高毒性污染物水合肼的电化学检测。结果表明,该传感器在1.98-169.3 μM和232-2096 μM范围内,其响应电流与水合肼浓度呈现出良好的线性关系,且其检测限较低,为0.075 μM(S/N=3)。实验构建的传感器还表现出较好的选择性,且对实际水样的测定也取得了令人满意的结果。该方法为水合肼的快速测定提供了参考。其次,选用了两例同构的三维框架型MOFs(FJU-40-H和FJU-40-NH2),衍生得到两种多孔碳材料:NPC-FJU-40-H和NPC-FJU-40-NH2,并以此分别构建了同时检测对苯二酚(HQ)和邻苯二酚(CT)的电化学传感器。实验发现,HQ和CT在NPC-FJU-40-H/GCE上能很好的区分响应,而在NPC-FJU-40-NH2/GCE上则无明显响应。HQ和CT在NPC-FJU-40-H/GCE上的线性范围分别为1-70 μM和1-100 μM,检测限分别为0.18 μM和0.31 μM,其线性范围较宽,检测限较低。实验结果说明:配体官能团的差异性可导致衍生后的多孔碳材料性能的差异,为高性能传感器的构建提供另一思路。最后,基于化合物FJU-40-H(a)和FJU-40-NH2(b),采用异质外延法进一步合成核壳型结构化合物b@a和a@b,并分别以a、b、b@a和a@b为模板衍生得到氮掺杂的多孔碳材料:NPC-a-4h、NPC-b-4h、NPC-b@a-4h、NPC-a@b-4h,对它们的ORR催化性能进行了研究。氧还原催化效果NPC-a@b-4h>NPC-b@a-4h>NPC-a-4h>NPC-b-4h,NPC-a@b-4h表现出更正的氧还原电位(-0.203V)和初始电位(-0.068V)。结果表明,核壳结构的引入提升了氧还原催化性能。