1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，化石能源的快速消耗造成了资源短缺和环境污染等问题。因此，寻找一种清洁可再生能源作为化石能源的替代品成了当务之急。直接氢燃料电池技术将成为未来能源革新的关键技术。人们已经进行燃料电池的产品及应用的研究与开发并取得了一定的成效。但燃料电池的大规模商业化应用仍有重重阻碍。一方面高昂的商业pt/c催化剂使燃料电池的成本居高不下，同时稀缺的pt资源也让燃料电池变得不可持续。因此，人们亟待开发出廉价、高效的电化学催化剂代替传统的pt/c催化剂。另一方面需要解决高品质氢气燃料的供应问题。众所周知，氢气可以通过水分解产生，但是，水具有较高的稳定性，需要高效的电催化剂来驱动电解池阴极处的析氢反应（her）以及阳极处的析氧反应(oer)。尽管如今贵金属(如pt，rh，ir等)基电催化剂对orr（氧化还原反应），her或oer表现出较高的催化活性，但高昂的价格和匮乏的存储资源导致其难以被实际应用。因此，开发具有较高活性、稳定性且价格低廉的orr，her和oer非贵金属电化学催化剂来满足日益增长的新能源器件的发展需求十分迫切。为此，人们纷纷开展了相关非贵金属电化学催化剂的研究。

碳衍生碳材料（carbide-derived carbons，cdc）具有各种存在形式以及丰富的维度，包括了从无序结构到有序结构的碳材料，碳化物材料以及碳的复合材料，在电化学领域尤其是能量存储与转化领域具有十分广阔的应用前景，因而得到了全世界的广泛关注。yury gogosti等人通过选择性刻蚀法制备出新型二维（2d）材料家族——二维过度金属碳化物（2d-tmcs），称之为“mxene”。mxene在能源存储与转换，水处理等方面具有广泛的应用前景。kou等人利用氯气刻蚀法，提出金属自掺杂石墨烯的通用制备策略，并研究金属自掺杂石墨烯在锂离子电池，orr等电化学催化领域具有重要的应用前景。

金属/碳（m/c）体系材料在近年来展现出优异的电化学催化性能，而基于m/c体系的金属有机框架（mof）碳化复合材料因结构、形貌可控、成本低、活性高等特点引起了国内外学者的高度重视。金属有机框架（mofs）的碳化衍生物能做到金属氧化物与碳材料的完美结合，因而被认为是构建高效的电化学催化剂重要的潜在前驱体。通过在金属有机框架和金属氧化物的基础上构建具有多重活性中心的碳化衍生的m/c体系材料，为设计新型电化学催化剂提供新的思路。金属氧化物由于其电子结构多样、存储容量大、成本低等优点，被视为是目前应用于能源相关应用领域（如:水分离装置、燃料电池、锂离子电池、光催化等）的主要材料。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：通过水热法，溶剂热法，共沉淀法等化学方法制备多种二维过渡金属氧化物；二维zif在水溶液中生长在过渡金属氧化物表面；接着在高温下进行煅烧，得到m/c复合材料。

材料表征：对m/c复合材料进行结构表征和电化学性能测试，通过xrd、n₂吸/脱附、tem、sem、xps等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析，并采用循环伏安法（cv）、线性扫描伏安法（lsv）、交流阻抗法（eis）等电化学测试技术对其电化学催化性能进行系统评估。

3. 研究计划与安排

第1－2周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第3－6周：按照设计方案，制备m/c复合材料。

第7－13周：采用xrd、sem、tem、lsv、cv等测试技术对复合材料的物相、显微结构、电化学性能进行测试，利用计算软件进行理论计算。

4. 参考文献（12篇以上）

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