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本文采用第一性原理密度泛函理论（DFT）方法,理论上可控地设计了一种电催化析氧（OER）性能优异的新型吩嗪连接二维共价有机框架材料（2D-COFs）。随后实验上对该2D-COFs进行制备、结构分析与电催化性能研究,验证了理论预测。最后,理论与实验相结合,从影响功能的微观结构出发对该2D-COFs的优异电催化OER性能进行深入揭示。首先,基于第一性原理的DFT,采用SIESTA软件包从理论上对h-C2N、h-C5N2进行了能带结构调控。计算了两个具有特定CN化学计量比的二维多孔类石墨烯片层结构h-C2N和h-C5N2的几何结构和电子性质,它们都是具有直接带隙的半导体。同时对h-C2N和h-C5N2进行缺陷结构构建,发现缺陷结构h-C2N-d和h-C5N2-d是具有两个可以捕获电子的中间掺杂带的N型半导体。将h-C2N和h-C5N2裁剪为一维纳米带A-h-C2N、A-h-C5N2、Z-h-C2N和Z-h-C5N2,它们比相应的h-C2N和h-C5N2具有更大的带隙和更高的导带底（CBM）位置。带隙随着孔径的增加而减小,而与纳米带的尺寸和手性无关。随着纳米带宽度的增加,带隙减小并接近相应的二维片层。总结h-C2N和h-C5N2及其缺陷衍生物的能带结构特点可以用于简单预测其催化性能。根据这个思路,我们设计了一种与h-C2N和h-C5N2拥有相同吩嗪连接方式但是孔径介于两者之间的全新的2D-COFs（COF-C4N）,其CN化学计量比为4:1。采用GGA/PBE、HSE06两种方法计算对比了h-C2N、COF-C4N和h-C5N2的能带结构,同时基于Gaussian 09程序包的DFT方法,在B3LYP/6-31+G（d）水平下计算了模型结构OER反应路径中吸附中间体OH*、O*和OOH*自由能,理论预测了电催化OER性能,结果表明COF-C4N该具有潜在的OER性能。基于DFT理论研究的基础,成功地制备了这种新型2D-COFs（COF-C4N）。对实验制备的COF-C4N进行了一系列结构测试,证明COF-C4N是吩嗪连接的多孔类石墨烯刚性平面晶体结构,与理论设计的结构一致。对COF-C4N的电催化OER性能测试结果进行分析,得到了349 m V@10 m A cm-2的低过电位和64 m V dec-1的Tafel斜率,性能优于其它CN基材料,验证了理论预测。最后计算了在1.579 V的施加偏压下OER反应路径中模型结构的吸附中间体OH*、O*和OOH*自由能,发现OER反应路径在U=1.579 V处显示出合理的下坡趋势,这对COF-C4N优异的电催化OER性能进行了深入揭示。