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众所周知,金属卟啉分子因其配体卟啉结构多样,中心金属离子易于调节等特点,从而具有许多独特的功能特性。在光学检测,生物成像,多孔框架材料以及催化等众多前沿领域都展现出巨大的研究和应用前景。本论文中,以特定的金属卟啉化合物作为基本单元,在三维共价有机框架材料(COFs)的构筑与电催化氮气还原产氨领域进行了详细的研究探索,具体工作内容如下:首先,设计并详细验证了基于金属卟啉的三维COFs的构筑路线。带有氨基的金属卟啉分子与对苯二甲醛缩合成相应的二维COFs,再通过其内部卟啉环中心的金属离子与两端含有孤对电子的直线分子发生络合,从而形成三维的COFs。结果表明此反应的最佳条件是—以4,4-联吡啶作为“支撑柱”,乙腈和蒸馏水(体积比1:1)作为溶剂热反应溶剂,于100℃的密封管中与提前制备的金属卟啉二维COFs一起静置反应72 h。相应的表征结果显现最终形成的材料并不是均匀规整的三维形态,仅有小部分金属卟啉二维COFs材料转变为相应的三维COFs。整个实验设计线路和合成方法均有待进一步优化调整。其次,通过引入不同的中心金属离子和侧链取代基团,设计并合成了一系列金属卟啉分子,随后详细考察了它们在电催化氮气还原产氨实验中的催化效率。实验结果显示,在-0.24 V(vs.RHE)电压下,取代基团为甲氧基的钻卟啉分子在氮气还原产氨过程中具有最高的法拉第效率(32.07%)和平均氨产率(1.067 μgNH3 mgcat.-1 h-1)。造成这一现象的原因主要是由于:1)当取代基为甲氧基的钴卟啉分子作为电催化剂时,作为氮气还原过程中竞争反应的析氢反应效率最弱;2)相比于其他取代基团,甲氧基作为取代基时,相应金属卟啉分子具有电催化氮气还原产氨最适合的空间位阻。这一通过取代基团来影响电催化氮气还原产氨的策略可能能为金属卟啉在催化领域的应用开发提供全新的视野。