氢气作为一种清洁和可再生能源,对社会发展具有重要意义。电化学分解水是一种高效、有前景的制氢方法,也是当前能源领域关注的热点。该方法涉及阴极析氢反应（HER）和阳极析氧反应（OER）两个主要过程。其中,OER是一个四电子-质子耦合反应,具有高动力学障碍,是电解水的重要决速步骤。因此,开发高效的催化剂克服复杂的多电子过程带来的动力学迟缓问题至关重要。研究发现,金属有机框架（MOFs）材料衍生物在提高OER性能方面具有巨大的潜力,但对MOFs热退火处理后,配体所衍生的碳石墨化程度低,金属纳米颗粒（NPs）和衍生碳之间的结合作用差,难以在电化学领域表现出最佳性能。将纳米碳材料,如石墨烯或碳纳米管（MWCNTs）引入MOFs衍生物可以有效地提高其电子传输能力、增加有效的质量扩散路径,是提高其OER性能的一个有效途径。然而,碳材料往往需要浓酸氧化处理,导致其本征结构被破坏。在不对其进行化学处理的情况下,将纳米碳材料与MOFs结合到一起仍然是一个挑战。针对此问题,本文通过一种碳纳米材料分散剂——三乙烯四胺功能化苝酰亚胺（HAPBI-3）对MWCNTs进行非共价功能化,在保持其导电基面不被破坏的前提下,在MWCNTs表面原位生长MOFs。进一步在管式炉中煅烧得到其衍生物,探究了不同MWCNTs质量比以及复合材料形貌对OER电催化活性的影响。论文的主要研究内容与结果如下:1、通过HAPBI-3对MWCNTs进行非共价功能化,在其表面原位生长PMo12@ZIF-67,煅烧处理后得到高效的OER催化剂（CNT/Co/Co6Mo6C2）。首先,以HAPBI-3为分散剂将MWCNTs均匀分散于水中,多氨基侧链在去质子化后作为MOFs成核位点,在MWCNTs表面原位生长ZIF-67。同时利用瓶中造船法将PMo12封装在ZIF-67的笼形结构中,形成CNT/PMo12@ZIF-67复合结构。与文献中报道的混酸氧化法相比,该方法不会破坏MWCNTs的本征结构。将CNT/PMo12@ZIF-67在氮气氛围下煅烧,得到衍生物CNT/Co/Co6Mo6C2。在1.0mol L-1KOH中,MWCNT质量比11.2%的CNT/Co/Co6Mo6C2表现出最佳的OER催化性能。在电流密度为10 m A cm-2时,其过电位仅为308 m V,性能好于其他MWCNT比例的CNT/Co/Co6Mo6C2以及通过PVP作表面活性剂辅助合成的同类型复合材料。该OER过程的Tafel斜率为70.9 m V dec-1,电极具有较高的双电层电容(Cdl=42.3 m F cm-2)以及较大的电化学活性表面积(ECSA=1057.5 cm~2ECSA)。这种非共价功能化法有利于对材料导电性和OER电催化活性的提升。2、用没食子酸（GA）对HAPBI-3进一步改性,提高MWCNTs在甲醇中的分散性,进而通过原位生长、热处理,得到性能更高的OER催化剂。GA与HAPBI-3的氨基反应后,通过酚羟基可加强与甲醇分子间的氢键作用。同时还可以利用酚羟基与钴的配位作用,在MWCNTs表面原位生长PMo12@ZIF-67,形成不同的CNT/PMo12@ZIF-67。与上一章相比,用GA-APBI非共价功能化原位生长法合成的ZIF晶体,在粒径上有进一步的增长。这种晶体的扩大有利于更多MWCNTs与ZIF晶体的结合,煅烧后得到的CNT/Co/Co6Mo6C2复合纳米电催化材料,也更有利于OER过程的进行。在1.0 mol L-1 KOH中,当电流密度为10 m A cm-2时,MWCNTs质量比为35%的CNT/Co/Co6Mo6C2的过电位仅为285 m V,性能远远优于使用其他分散剂,如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基硫酸钠（SDS）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）来分散MWCNTs合成的相似催化材料。这种非共价功能化的方法,可以在碳材料的表面构建均匀分布的成核位点,从而在其表面原位生长MOFs,增强复合衍生物的导电性,提高催化活性点的利用率。这种新方法为合成纳米碳掺杂电催化材料提供了一种新的思路,在电化学领域中具有很大的应用潜力。