电催化分解水对于将太阳能转化为化学能具有重要的意义。然而,水氧化反应具有较高的热力学能垒,且涉及多个质子和电子转移过程,被认为是整个水分解反应的瓶颈。因此,开发稳定高效的水氧化催化剂是实现水分解的关键所在。在众多的电催化水氧化催化剂中,铁基催化剂由于廉价、无毒的特点,有着广阔的应用前景。本论文通过电沉积的方式将羟基氧化铁(FeOOH)负载到沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)衍生的多孔碳上(NPC-NF,NF:泡沫镍),构建了 FeOOH/NPC-NF电极。电催化实验表明,在1 MKOH溶液中,利用FeOOH/NPC-NF电极获得100 mA cm-2电流密度仅需要230 mV过电位,展现出优异的催化活性。电化学阻抗(EIS)、扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)以及拉曼光谱(Raman)等研究证明ZIF-8衍生的多孔碳在有效提高FeOOH导电性的同时,为从泡沫镍(NF)基底原位产生的NiO扩散到电极表面提供了足够的通道。原位生成的NiO与FeOOH相接触后,对提高催化性能具有协同效应。考虑到以有序结构的金属-有机框架材料(MOF)为前驱体制备多孔碳往往需要高能耗的高温碳化过程。本论文以Fe-Salen分子配合物和Co2+为前驱体,160℃条件下,通过溶剂热碳化的方式制备了 Co1.2Fe/C复合催化剂。Salen配合物在向金属-碳材料转化的过程中,分子亚单元的存在导致了金属中心的限域生长,不仅有利于Co1.2Fe氢氧化物在Salen衍生的碳层中的均匀分布,而且有利于二者之间的紧密结合,提高了Co1.2Fe氢氧化物的导电性。该催化剂在1 M KOH溶液中,电催化水氧化达到10 mA cm-2电流密度所需过电位为260 mV,优于同时期报道的基于CoFe的水氧化催化剂。本论文进一步以NF负载的碱式碳酸铁(FeCH)纳米片为半牺牲模板(FeCH-NF),通过溶剂热法制备了 NiFe-MOF/FeCH-NF,不经过高温碳化,直接用作水氧化反应工作电极。以FeCH纳米片作为模板不仅能够为NiFe-MOF的合成提供Fe源,同时能通过控制溶剂热过程中NF刻蚀所产生Ni2+的扩散速率,从而有效地减小NiFe-MOF纳米片的厚度,有利于催化过程中快速的电子转移和质量传输。NiFe-MOF/FeCH-NF在1 M KOH溶液中,达到10mA cm-2电流密度所需过电位为200mV,催化活性优于同期报道的基于NiFe的MOF催化剂。以上工作在深入理解电催化水氧化反应动力学和界面电子传输基础上为理性设计廉价、高效、稳定的电催化材料提供了新策略。