随着煤炭、石油等化石燃料的不断消耗,能源危机成为了人类社会快速发展所面临的主要挑战之一。因此,不断探索新型能源,开发高效的能源转化技术,摆脱对化石燃料的依赖是当前努力的方向。由于尿素分子具有能量密度高、无毒、来源丰富等优点,近年来基于尿素的能源转换技术如尿素电解/光解制氢和尿素燃料电池等引起了研究者们的关注。此外,在日常的生产生活中每天都会产生大量含尿素废水,利用电解法去除废水中的尿素可有效避免尿素分解释放氨造成环境污染。发展高效尿素氧化反应（UOR）电催化体系是实现尿素电解/光解产氢、尿素燃料电池和含尿素废水处理的基础,具有生产清洁能源以及净化废水的双重现实意义。在UOR催化剂的研究中,非贵金属催化剂因其来源丰富、价格低廉等优点引起了研究者们越来越多的关注。其中,镍基催化剂显示出优异的催化性能,使得相关研究方兴未艾。本论文以镍基金属有机骨架材料（Ni MOFs）为基础,通过金属节点工程、缺陷工程、杂化、煅烧等手段对其结构和性能进行调控,研制了各种新型的镍基催化剂用于UOR电催化,并对其催化性能提升的原因进行了探究。具体内容包括:1.通过简单的一步溶剂热制备方法,成功合成了二茂铁羧酸配体调制的镍/钴双金属有机骨架（Ni Co MOF-Fc）。与Ni MOF本体相比,二茂铁羧酸（Fc-COOH）配体调制在MOF中引入了具有良好电活性的Fc基团,提高了材料的导电性,且产生了连接体缺失,使MOF结构中产生缺陷,改变了Ni活性中心的配位环境;而Co的引入优化了Ni活性位点的电子结构。两者共同作用使得Ni活性位点显示出更高的电催化性能。电化学测试结果显示,优化后的Ni Co MOF-Fc负载的泡沫镍电极（Ni Co MOF-Fc/NF）在1.299 V的低电位下便能够达到140 m A cm-2的电流密度,1.5 V时的电流密度达到782 m A cm-2。Tafel斜率为46.2 m V dec-1,并表现出高的催化稳定性。本研究为开发高效UOR电催化剂提供了一种新思路,并促进了MOFs材料在电催化中的应用。2.在二茂铁羧酸配体调制的镍基金属有机骨架（Ni MOF-Fc）中引入具有高导电性的一维纳米材料—多壁碳纳米管（MWCNT）,制备了具有MWCNT导电网络的Ni MOF-Fc杂化材料（MWCNT-Ni MOF-Fc）。该杂化材料呈现纳米花状形貌,具有高的导电性和大的可接触表面积。电化学测试结果表明,该杂化材料具有优异的UOR电催化性能,在1.437 V的电压下电流密度可达到50 m A cm-2。另外,该材料还显示出良好的析氧反应（OER）催化活性,在1 M KOH溶液中达到10 m A cm-2的电流密度仅需274 m V的过电位。MWCNT-Ni MOF-Fc的优良催化活性可能是由于MWCNT在Ni MOF片状结构中嵌插,充当了导电网络,提高了材料的导电性;其独特的花状形貌增大了电活性表面积,提供了更多可接触的活性位点。另外,Fc-COOH的调制在Ni MOF中引入了缺陷位点,改变了Ni活性中心的配位环境。上述因素共同作用,使得MWCNT-Ni MOF-Fc表现出高的电催化性能。该研究为研发高性能UOR-OER双功能电催化剂提供了一种新方法。3.本文通过分步水热以及退火的方法合成了氮掺杂碳包覆的氧化镍和钼酸镍复合材料（C-N@Ni O-Ni Mo O4）,并将其负载于泡沫镍（NF）上并直接用作催化UOR的电极。氮掺杂碳包覆结构以及C-N@Ni O与Ni Mo O4的协同作用可以增强催化剂的导电性、电荷转移能力、电活性表面积以及抗中毒能力等,显著提高了C-N@Ni O-Ni Mo O4的电催化活性和长期稳定性。研究发现,C-N@Ni O-Ni Mo O4/NF在1.8 V的电流密度是Ni Mo O4/NF的1.7倍,C-N@Ni O/NF的3.6倍,在10 m A cm-2的电流密度下催化UOR 57小时,催化性能无显著变化,具有良好的实际应用前景。