钜大LARGE | 点击量：727次 | 2021年12月15日
中澳研究人员提出高活性MOFs设计方案 提高转化效率
析氧反应（OER）是导致分子氧生成的化学过程。这种反应对于清洁能源技术的发展至关重要，包括水电解槽、再生燃料电池和可充电金属空气电池。
到目前为止，这种反应发生的程度在许多材料中受到限制，这限制了某些类型能源技术的转化效率。因此，材料科学家一直在努力寻找替代材料，包括金属、金属氧化物和氢氧化物，它们可以用作电催化剂来推动这一反应。然而，到目前为止确定的材料远不是大规模实施的理想材料，因为它们不是特别具有抵抗力，就是价格太贵。
一类被广泛研究作为OER电催化剂的材料是金属有机骨架（MOFs），杂化和晶体化合物，由有机分子包围的正电荷金属离子组成。虽然这些材料具有很好的催化性能，但科学家们尚未找到提高其性能的最佳策略。
中国国家纳米科学技术中心、悉尼大学和中国科学院的研究人员最近设计了一种策略，使高活性MOFs在析氧反应过程中发生结构转变。发表在《自然能源》（NatureEnergy）上的一篇论文提出了这一战略，可以增加新兴能源技术的OER活动，从而提高其转化效率。
电催化析氧的金属有机骨架。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
“2016年，我们发现了一类超薄金属有机骨架纳米片（UMOFNs），它在电催化氧气演化方面表现出了优越的活性和稳定性，”进行该研究的研究员之一唐智勇（ZhiyongTang）告诉TechXplore一经报道，它就引起了科学界的广泛兴趣，并且使用不同的MOF基材料成功地提高了水裂解的催化活性。即使我们的MOFs设计看起来很有希望，但关于高OER催化活性起源的基本问题促使我们开始了为期五年的研究探索，最终以我们最近的论文告终。”
唐和他的同事最近进行的这项研究的主要目的是揭示MOF电催化过程中OER活性高的来源和原因。最终，这将使研究人员能够设计出高性能的OER电催化剂，从而降低能耗，提高电解槽的效率。
唐解释说：“我们发现了一种电位诱导的MOF金属阳极两步重建法。”我们发现，在较低和较高的应用电位下，金属物种将分别转化为Ni0.5Co0.5（OH）2和Ni0.5Co0.5OOH0.75种。原位生成的Ni0.5Co0.5OOH0.75（在高电位下）具有丰富的氧空位和高氧化状态，与高放氧活性有很好的相关性。
唐和他的同事们设计的OER过程中对高MOFs进行结构转化的方法很简单，最终可以用于在室温下大规模生产清洁能源技术。利用这种方法，研究人员创造了OER催化剂，可以集成到各种可再生能源技术中，包括电解槽、金属空气电池和可逆燃料电池，提高它们的转化效率。
MOFs的势诱导结构转变过程
“我们在MOF电催化过程中发现了一种结构转变，并确定了高活性物种，”唐说本文介绍了MOFs催化的原子级催化机理，为设计高性能MOF基OER催化剂奠定了基础。利用这一机制，我们开发了一种具有极低过电位的高性能NiFe-MOF催化剂，我们现在正在寻求额外的支持，以扩大这项工作的规模，以便进行大规模试验。”
