【摘 要】
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金属有机配位聚合物（MOCP）或称金属-有机框架（MOF）是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有无限拓展网络结构的晶体材料,因其特殊的结构和独特的理化性质,在化学传感、气体存储分离、药物输送、磁性材料及催化等领域具有广泛的应用前景。因此,新型金属有机配位聚合物的设计合成及其性能研究成为材料科学领域的研究热点。本论文通过溶剂热法,使用吡啶基三嗪配体及芳香羧酸配体在不同条件下与金属盐
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金属有机配位聚合物（MOCP）或称金属-有机框架（MOF）是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有无限拓展网络结构的晶体材料,因其特殊的结构和独特的理化性质,在化学传感、气体存储分离、药物输送、磁性材料及催化等领域具有广泛的应用前景。因此,新型金属有机配位聚合物的设计合成及其性能研究成为材料科学领域的研究热点。本论文通过溶剂热法,使用吡啶基三嗪配体及芳香羧酸配体在不同条件下与金属盐进行自组装反应,合成得到17例结构新颖的配位聚合物,并选择其中两例作为前驱体热解制备多孔碳材料,研究其电催化氧还原性能。主要研究内容及结果如下:（1）以2,4,6-三（3-吡啶基）-1,3,5-三嗪（3-tpt）为主配体,芳香羧酸为辅助配体,与Co（II）/Ni（II）/Zn（II）/Mn（II）金属盐,在不同自组装条件下得到了12个三维配位聚合物。晶体结构解析结果表明化合物1-7的结构都是由芳香羧酸配体与金属离子形成的一维链与3-tpt配体连接形成三维框架结构。化合物8、9是由芳香羧酸配体与三核金属簇形成三维框架结构,3-tpt镶嵌在三维框架中。化合物10-12的结构是由芳香羧酸配体与金属离子形成的二维层与3-tpt配体连接形成的三维结构。（2）以2,4,6-三（4-吡啶基）-1,3,5-三嗪（4-tpt）为主配体,芳香羧酸为辅助配体,与Mn/Zn/Co金属盐,在不同自组装条件下得到了5个配位聚合物。晶体结构解析结果表明化合物13-15、17的结构都是由芳香羧酸配体与金属离子形成的二维层与4-tpt配体连接形成的三维框架结构。在化合物16中,芳香羧酸配体与金属离子形成二维蜂窝网状结构,4-tpt镶嵌在网格中,二维层之间再通过氢键连接形成三维超分子结构。（3）以一例含氮的钴基MOF（化合物11）为前驱体,通过高温热解得到多孔碳材料CoNC-T（T为热解温度）和CoNC-800-x（x为前体中g-C3N4的含量）。研究结果表明在得到的一系列多孔碳材料中,CoNC-800-0.75的电催化氧还原性能最优,催化ORR过程的起始电位为0.90 V（vs.RHE）、半波电位为0.79 V（vs.RHE）、极限电流密度为5.24 m A/cm~2,可见其催化活性与商业Pt/C相当,且稳定性和甲醇耐受性优于Pt/C。（4）以一例含氮硫的钴基MOF（化合物12）为前驱体,通过高温热解得到多孔碳材料CoSNC-T（T为热解温度）和CoSNC-800-x[x=石墨型氮化碳（g-C3N4）、双氰胺（DCD）、三聚氰胺（Mel）]。实验结果表明在得到的一系列多孔碳材料中,CoSNC-800-DCD的电催化氧还原性能最优,催化ORR过程的起始电位为0.94 V（vs.RHE）、半波电位为0.79 V（vs.RHE）、极限电流密度为6.02 m A/cm~2,其催化活性、稳定性和抗甲醇耐受性均优于Pt/C,可用作高效、稳定的非贵金属ORR电催化剂。
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