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当前,全球能源和环境问题日益突出,人类的生存和发展受到了威胁。氢气作为一种新型能源,因其清洁,高效和环境友好等优点受到广泛关注。在众多的制氢方法中,电解水制氢被认为是最有希望大规模应用的制氢技术。开发高效的电分解水催化剂,推动氢能的商业化,是解决能源危机和环境问题的重要一步。贵金属催化剂(如:铂、铷等)是目前最高效的电催化剂,但是其规模化应用受到了储量少、价格高等问题制约。因此,有必要开发高性能的非贵金属电催化剂以降低电解水制氢过程中的经济成本。卟啉金属有机框架材料是由卟啉或金属卟啉有机配体与金属离子结合,形成了特定的框架材料,其拥有卟琳的生物和化学稳定性以及金属有机框架的大比表面积和丰富的孔径结构,有望替代贵金属催化剂。本论文利用卟啉的大π共轭结构,将卟啉金属有机框架材料与高导电性的石墨烯复合,能够形成拥有π-π堆积效应的卟啉金属有机框架基复合材料。同时,卟啉金属有机框架材料是一个碳氮含量极高,金属离子分布均匀的多孔材料,利用这一特性,将卟啉金属有机框架材料进行高温热解,能使它们均匀分布在框架表面,得到掺杂了丰富的活性位点的电催化多孔复合材料。主要研究内容如下:1.采用水热法将四羧基苯基铜卟啉配体与钴金属离子进行配位,构建了具有双金属活性中心的卟啉金属有机框架材料(Co-CuTCPP),每个纳米片直径约200-500nm。COO-Co键的存在使得Co-CuTCPP的电催化析氧(OER)性能比铜卟啉更为优异,在电流密度为1 mA cm-2时,初始电势为340 mV。为提高Co-CuTCPP材料的导电性能,将其与不同比例的氧化石墨烯复合,制备出具有析氧活性的Co-CuTCPP/rGO-x片片复合材料。将催化剂置于1.0MKOH溶液中,进行电化学测试,在电流密度达到10mA/cm2时,Co-CuTCPP/rGO-10材料所需的过电势最小,仅为396 mV,对OER的催化活性最高。同时其表现了最低的Tafel斜率(58 mV/dec),动力学过程最快。在电化学稳定性测试中,在1.61V电压进行连续10h恒电流电解性能依然没有衰减。此外,通过SEM、TEM、XRD、FTIR、UV-Vis、BET等手段对Co-CuTCPP纳米片和Co-CuTCPP/rGO-x进行形貌和结构表征,并分析其对催化性能的影响,对电催化OER机理进行深入分析。2.选用富含氮元素的卟啉基MOF材料作为前驱体,将镍卟啉有机配体与氯化锆通过溶剂热法合成棒状结构的多孔金属有机框架材料PCN-222(Ni),采用SEM、XRD和BET测试对其进行形貌、晶型结构和比表面积分析。利用PCN-222(Ni)含丰富的氮元素和均一金属离子的特点,通过高温热解的方式,将PCN-222(Ni)在不同的温度下煅烧,得到氮化镍纳米颗粒均匀分散的碳材料Ni-N-C。通过XRD、FTIR、TG等测试分析其热解过程。将得到多孔金属氮化物碳材料在酸性条件下进行电化学析氢(HER)测试,在电流达到10 mA/cm2时,Ni-N-C 800表现了最低的电位,仅为100 mV,接近商用的Pt/C催化剂(76 mV),具有优异的电催化活性。在交流阻抗测试中,其电阻值小于PCN-222(Ni),表明煅烧提高了复合材料的导电性。与NiTCPP 800和N-C 800相比,Ni-N-C 800电势更低的原因在于其同时拥有MOF给予的棒状框架碳材料和均匀分布的NiNx活性位点,两者的存在使得Ni-N-C 800表现出优异的HER性能。本论文通过采用简单的水热法,溶剂热法和煅烧法制备出了 Co-CuTCPP,Co-CuTCPP/rGO-x,PCN-222(Ni)和 Ni-N-C800 等新型的催化材料。通过 SEM、TEM、XRD、FTIR、UV-Vis、BET、XPS等一系列测试表征了材料的形貌和结构。此外,通过一系列电化学测试分析结果表明经复合或煅烧后的卟啉MOF基复合材料电催化性能得到了极大的提高,具有很好的发展前景,为后续工作者们的研究提供了方向。