【摘 要】
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如今,化石燃料的急剧消耗所带来的环境污染及能源危机日渐加重,而新能源的利用有助于解决上述问题。但新能源的不可逆性及间断性促使人们开发出新的能源存储系统。可充电金属—空气电池类的能源存储系统因为拥有价格低廉、能量密度较高等优点得到了研究人员的大量关注。析氧反应（OER）及氧还原反应（ORR）是此类储能系统中不可忽视的两个反应。然而,OER和ORR都是多电子传递过程,其反应机制复杂,从而导致其反应动力
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如今,化石燃料的急剧消耗所带来的环境污染及能源危机日渐加重,而新能源的利用有助于解决上述问题。但新能源的不可逆性及间断性促使人们开发出新的能源存储系统。可充电金属—空气电池类的能源存储系统因为拥有价格低廉、能量密度较高等优点得到了研究人员的大量关注。析氧反应（OER）及氧还原反应（ORR）是此类储能系统中不可忽视的两个反应。然而,OER和ORR都是多电子传递过程,其反应机制复杂,从而导致其反应动力学缓慢。对于OER,目前商业上广泛采用的是钌基类贵金属催化剂;而铂基催化剂通常是ORR的商用催化剂。但此类贵金属基催化剂通常伴随着价格高、稳定性差及功能单一等问题。基于此,探索出一种在ORR及OER中兼具高效反应活性的非贵金属催化剂已迫在眉睫。近些年的研究表明,碳基材料因为兼具价格低廉及可调控空间大等优点在众多备选催化剂中脱颖而出,但该类催化剂在ORR及OER中通常表现出较低的活性。针对这一问题,本论文采用铁基金属有机框架（MOFs）为前驱体,同时通过构建催化剂的微观结构设计合成了两种不同异质结构的MOF衍生的碳基电催化剂。并通过物理及电化学表征方法对合成的两种材料进行了详细分析。具体内容如下:（1）在第一部分中,我们以铁基MOF（MIL-88A）为前驱体,先是在室温条件下在其外表面包覆一层介孔结构,然后通过浸渍法向其中引入镍元素,最后在氮气氛围下高温热解得到Ni掺杂及介孔碳壳包覆的Fe/Fe3C实心框架(Fe@C20Ni)异质结构催化剂。外部包覆的介孔碳壳增大了样品的比表面积,从而暴露出更多的活性位点,这能够有效加快催化反应中电荷的转运及质量的传输,进而使催化活性得到提升。同时,镍、铁元素的协同作用进一步提升了样品的电催化活性。在碱性环境中,Fe@C20Ni拥有优良的ORR半波电位（0.804 V）以及较小的OER过电位（383 m V）。（2）在第二部分中,我们同样以MIL-88A为前驱体,经水热反应先是被转化为外部同时包覆有ZIF-8及毛刺状结构的中空结构,在外加氮源（三聚氰胺）的作用下,最终在氢气氛围下退火生成了碳纳米管（CNTs）锚定在中空Fe/Fe3C框架上（FCNTs）的异质结构催化剂。这种多孔的中空异质结构赋予了样品大的比表面积及更多的反应位点,促进了催化反应中电荷的转运及质量的传输。此外,原位生长的CNTs进一步提高了样品的导电性,从而使得样品的催化活性有了进一步的提升。碱性电解液中,800 oC下得到的催化剂拥有最佳的ORR催化性能（半波电位为0.859 V）以及较小的OER过电位（375 m V）,显示了其双功能催化性能的潜力。
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烃源岩作为石油或天然气的母源,其高效开发利用十分重要。烃源岩热模拟是研究烃源岩演化过程常用的方法之一,但是烃源岩在高温短时间条件下的热模拟与低温长时间下的地质演化间存在差异。本研究以海相烃源岩为研究对象,从烃源岩共价键结构演变、烃源岩自由基浓度、热模拟油气产物组成及其与键合结构的关系等多个角度分析了烃源岩热模拟过程,并且比较了烃源岩地质演化过程和热模拟过程的差异。主要结论如下:（1）热模拟和地质演
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形状记忆聚合物（SMPs）是如今最有发展前景的智能材料之一,其在生物医学、航空航天、4D打印等领域应用广泛。SMPs能够通过施加热、电流、磁场、光照、水、p H等刺激,从临时形状回复到原始形状。同时,SMPs还具有诸多优点,如相对简单的制造工艺、高柔性、重量轻等,但是SMPs在导电性和机械性能等方面还存在明显的缺陷,通常通过在聚合物基体中引入填料解决,其中纳米填料对SMPs基体的性能提升更为明显。