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金属-有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)是一类通过金属节点与有机配体之间配位相互作用力构成的结晶多孔材料。这类材料具有可调控的结构及功能、大的比表面及大的孔容。而其中二维MOF材料不仅保留了 MOF材料本身特有的特性,而且也引入了二维材料所具有的优点。但是二维MOF材料的可控制备依然存在挑战。因此,制备可控的二维MOF材料及其衍生物,并探索这些材料在催化及生物医药领域的应用具有十分重要的意义。基于此本论文选择二维沸石咪唑酯骨架(zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs),这类材料是由Zn(Ⅱ)或Co(Ⅱ)与咪唑配体反应,合成出的类沸石结构的MOF材料。本文基于二维叶片状ZIF-L,调控及优化了合成条件,实现了可控制备,构建了核壳结构,并研究了这些材料衍生物在电催化氧气还原反应、锌-空电池及选择性吸附糖基多肽等领域的应用。1.通过在ZIF-L(Zn)制备体系中引入二维双金属NiCo-MOF纳米片,制备了NiCo-MOF 包裹在 ZIF-L(Zn)里面的核壳结构(NiCo-MOF@ZIF-L(Zn)),作为前驱体热解得到了氮掺杂碳材料。该材料具有较好的电催化氧气还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)性能。通过调节 NiCo-MOF 中 Ni2+和 Co2+的比例以及NiCo-MOF的含量,优化了这类材料的电催化ORR活性。其中Ni2+和Co2+的摩尔比值为1:1,ORR催化活性最高。2.基于NiCo-MOF@ZIF-L(Zn),在外层包覆了 ZIF-67薄层,避免了热解过程中其二维形貌的破坏。NiCo双金属氮掺杂碳材料(NiCo-NC)在碱性电解质溶液中表现出高效的电催化ORR性能(半波电位:0.866V;起峰电位:0.982 V),且稳定性优于商用Pt/C。用NiCo-NC构造的可充电式锌-空气电池,呈现出优异的性能(能量密度为243.4 mW cm-2,在20 mA cm-2下比容量达到792.8 mAh g-1)及良好的充电稳定性,常温下可循环充放电54小时以上。3.制备ZIF-L(Co)作为自牺牲模板,使用温和的溶剂热反应制备了空心二维硫化钴材料,利用表面暴露的丰富的硫(S)原子与金纳米颗粒间较强的Au-S键,实现了 Au颗粒的负载,最后构建“S-Au-Cys”结构负载大量的亲水性半胱氨酸(Cys)。制得的ZIF-L-Co-S-Au-Cys材料能够在多种多肽的混合液中高选择性且高效的吸附含有N的糖基多肽。