金属有机框架(MOFs)是一类以金属离子/团簇作为中心并与多齿有机配体有序连接而成的三维多孔材料。其结构、孔道以及功能性能够通过改变金属中心、有机配体的种类和对其进行后合成修饰调节。研究表明,以MOFs作为前驱体模板能够得到大量不同结构的多孔碳材料。MOFs经过煅烧后得到的衍生碳材料能够维持大比表面积、层级多孔结构以及具有丰富的活性位点。特别是经过修饰功能化的前驱体能够得到各类金属/金属氧化物、杂原子和其他纳米材料掺杂修饰的碳材料。因此,通过合理的设计、合成能够快速的得到功能化的碳材料并应用于特定领域。本文以MOFs作为前驱体制备了具有功能化的多孔碳材料并依据特点研究它们在不同领域的应用。(1)针对锂硫电池中多硫化物引起的穿梭效应,设计制备了一种具有物理及化学阻隔特性的隔膜修饰层,并研究了其对电池的影响。用少量的乙酰丙酮铁(Fe(acac)3)修饰ZIF-8作为前驱体模板,在高温煅烧下合成了铁原子掺杂的多孔碳材料,将其通过刮涂法涂覆在电池隔膜表面得到改性隔膜。实验结果表明,这种设计提高了正极活性硫物质的利用率,得到了具有良好循环稳定性以及高倍率性能的电池。1C下,电池首圈放电比容量高达1150.7mAhg-1,长循环150次后,可逆比容量可维持在692.2 mAhg-1,库伦效率基本保持在100%,4 C高倍率下比容量能达到411.4 mAhg-1。(2)在上一实验的基础上,利用ZIF-8丰富的孔道结构束缚更多的Fe(acac)3作为改性MOF前驱体,快速制得了 Fe纳米颗粒以及碳纳米管(CNTs)共掺杂的多孔碳材料。探究了金属Fe颗粒和CNTs的生长机制。这一具有大比表面积、多作用位点以及磁性的多孔碳材料具有良好的介电和磁导特性。实验结果表明,这种将磁性金属颗粒和具有一定导电性的碳材料整合在立体网络结构中的方式能够有效的提高电磁屏蔽性能。以上研究在一定程度上为MOFs衍生碳材料的制备和应用提供了新的思路。