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随着环境污染和能源短缺问题的加剧,以化石燃料为基础的能源经济向可持续发展经济的转变成为挑战。与传统能源相比,清洁能源（如氢能、风能、太阳能等）对环境友好且具有可再生性,迅速成为全球关注的热点。近年来,用于清洁能源的存储和转换技术得到空前发展,如锂离子电池、锌-空电池、超级电容器等已经应用于实际生活中。其中,对电极材料及电极催化剂的开发一直是重点亦是难点。金属-有机框架（MOFs）是由金属离子/簇和有机配体通过配位键形成的具有周期性网络结构的多孔材料。因其具有可调控的孔道结构、较高的比表面、易于表面修饰及功能化等特点,被逐渐用于制备电极材料和电催化剂的前驱体。MOFs经过热解衍生的电极材料和电催化剂已被证实在燃料电池和超级电容器中具有显著的电化学性能,很可能被应用于清洁能源的存储和转换中。首先,MOFs结构中的有机配体将为其衍生的材料提供大量的碳,经高温热解的碳材料具有较好的导电性;其次,MOFs的多孔结构及较大的比表面易于得到多孔的衍生材料,有利于质子传输;最后,MOFs通过表面功能化或与含杂原子的化学物混合为衍生材料提供杂原子活性位点（如P,S等）,有利于提高材料的电化学活性。此外,在碳化过程中由客体分子诱导进而调整材料的孔隙度和微结构,以提高材料的电化学性能。因此由MOFs作为前驱体制备的电化学材料已经引起学者们的高度关注。本论文以多孔MOFs为前驱体,通过热解处理制备电极材料和催化材料,以超级电容器、锌-空电池和析氧反应为研究对象研究了材料的电化学性能。（1）以Co-MOF（DUT-58）为前驱体,硫代乙酰胺（TAA）为提供富含杂原子S的客体分子,通过纳米限域、碳化和CO2除碳等一系列过程,成功制备氮和硫共掺杂的石墨碳包覆Co9S8纳米颗粒（NPs）（Co9S8/NS-C-1.5h）。材料Co9S8/NS-C-1.5h作为超级电容器电极材料具有较大的比容量(在1 A g-1电流密度下,比容量为734 F g-1),超高的稳定性（连续140000次循环后仍保持99.8%的初始电容）和优异的倍率性能(在10A g-1电流密度下仍可保持89%的电容)。（2）以Co-MOF（DUT-58）为前驱体,通过纳米限域和碳化过程,研究由客体诱导材料的形态控制。通过对碳化温度和杂原子比例的调控,制备氮、硫共掺杂的多孔碳包覆Co9S8 NPs(Co9S8/NS10-C-700)。材料Co9S8/NS10-C-700作为锌-空电池阴极催化剂,有着优异的氧化还原反应催化活性,其起始电位、半波电位和电子转移数都与商业Pt/C催化剂接近,抗甲醇性能和稳定性能都优于商业Pt/C催化剂。Co9S8/NS10-C-700作为锌-空电池氧电极催化剂材料具有较高的比容量(在电流密度为50 mA g-1时比容量为800 mAh g-1)。（3）以钴镍双金属MOFs（MOF-74）和氧化石墨烯（GO）为前驱体,经氨气掺氮处理后成功合成氮掺杂的石墨碳包覆钴镍合金与GO的复合材料（CoNi/N-GO）,将CoNi/N-GO材料作为析氧反应催化剂,表现出优异的催化活性。其在10 mA cm-2下的过电势（0.33 V）优于商用Ir/C催化剂（0.38 V）。