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随着世界人口的迅速增长和老龄化程度的日益加深,以及人们不规律的生活、饮食习惯,致使非传染性疾病成为当前全人类死亡的主要原因,其中癌症又是直接严重威胁着人类健康。在癌症的治疗中,药物治疗是一个很重要的环节和手段。有效抗癌药物的使用,可以帮助患者获得更长的生存时间甚至有希望彻底治愈癌症。但是这些抗癌药物对人体或多或少都存在毒副作用。因此,如何减少它们的毒副作用,使其最大可能的发挥治疗效果,是我们亟待解决的问题。电化学析氢反应(HER)和氧还原反应(ORR)是各种能量转化和储存系统中的两个重要的反应。一方面,氢气是一种理想的高能量密度和环境友好的清洁能源,HER被认为是大规模生产高纯氢气的有效方法之一;另一方面,ORR是燃料电池和金属-空气电池阴极发生的核心反应,由于其反应动力学缓慢和反应途径复杂而成为制约能量转换效率的主要瓶颈。目前,铂基材料已被广泛用作HER和ORR的高效电催化剂,但这类催化剂存在着成本高、铂利用率低、耐用性差等问题。因此迫切需要设计并开发出低价、高效、持久的新型催化剂来代替铂基催化剂。本研究以沸石咪唑骨架ZIF-8为模板,合理引入铁元素,通过高温煅烧制备成具有正十二面体结构的介孔炭纳米材料。以该介孔炭纳米材料为载体,负载5-氟尿嘧啶,探究药物-载体复合材料的p H响应性能。同时,通过少量钌元素的掺入,使得该介孔炭纳米材料表现出了优异的电催化HER和ORR性能。本研究的主要内容如下:1、以乙酰丙酮铁为磁源,以不同质量的Zn(NO3)2·6H2O为金属源,2-甲基咪唑为有机配体,常温下合成含Fe的ZIF-8,并将其在不同温度下煅烧来制备介孔炭材料(Znx Fe/NC-y,其中x为所加Zn(NO3)2·6H2O和乙酰丙酮铁的质量比,y为煅烧温度)。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散X射线光谱(EDX)分析、X射线衍射(XRD)和氮气吸附(BET)等表征手段,考察了温度和金属质量比对材料形貌、结构的影响。初步确定了当x为0.5,且y为900时,所得到的Zn0.5Fe/NC-900既保留了ZIF-8独特的正十二面体结构,又有着较大的比表面积和丰富的介孔孔隙,具有作为药物载体和良好电化学催化剂的潜力,并以此作为后续研究的基础材料。2、以制备出的ZIF-8(Fe)介孔炭为载体材料,通过离心法和挥发溶剂法将5-氟尿嘧啶负载到ZIF-8(Fe)上,系统地考察不同载药方法和不同载药溶剂对载药量的影响。最终,选择载药量最高的药物-载体复合物,通过XRD、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)对载药前后的ZIF-8(Fe)进行表征,证明5-氟尿嘧啶成功载入到载体上。最后为ZIF-8(Fe)@5-Fu的体外释放实验选择不同的释放缓冲溶剂,结果表明将5-氟尿嘧啶负载到ZIF-8(Fe)上所制备的药物-载体复合物具有一定的p H选择性。3、以ZIF-8为模板制备的含Fe介孔炭,通过Galvanic置换反应引入Ru,制备出包覆在氮掺杂多孔十二面体碳中的核壳Fe@Ru纳米粒子,作为碱性HER和酸碱两性的ORR的催化剂。通过SEM、TEM、线扫和EDX-mapping等表征,充分证明了所得的样品为正十二面体的碳中包覆有核壳Fe@Ru纳米粒子;经过一系列电化学测试,得出Fe@Ru/NC-9%具有优异的双功能催化性能和良好的稳定性。Fe@Ru/NC-9%显著的电催化性能在很大程度上归因于Fe@Ru核壳结构界面的晶格不匹配产生的应力,以及核壳结构与多孔十二面体碳载体之间的协同催化效应。