析氧反應(yīng)（OER）是導(dǎo)致分子氧生成的化學(xué)過(guò)程。這種反應(yīng)對(duì)于清潔能源技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要，包括水電解槽、再生燃料電池和可充電金屬空氣電池。

到目前為止，這種反應(yīng)發(fā)生的程度在許多材料中受到限制，這限制了某些類(lèi)型能源技術(shù)的轉(zhuǎn)化效率。因此，材料科學(xué)家一直在努力尋找替代材料，包括金屬、金屬氧化物和氫氧化物，它們可以用作電催化劑來(lái)推動(dòng)這一反應(yīng)。然而，到目前為止確定的材料遠(yuǎn)不是大規(guī)模實(shí)施的理想材料，因?yàn)樗鼈儾皇翘貏e具有抵抗力，就是價(jià)格太貴。

一類(lèi)被廣泛研究作為OER電催化劑的材料是金屬有機(jī)骨架（MOFs），雜化和晶體化合物，由有機(jī)分子包圍的正電荷金屬離子組成。雖然這些材料具有很好的催化性能，但科學(xué)家們尚未找到提高其性能的最佳策略。

中國(guó)國(guó)家納米科學(xué)技術(shù)中心、悉尼大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院的研究人員最近設(shè)計(jì)了一種策略，使高活性MOFs在析氧反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。發(fā)表在《自然能源》（NatureEnergy）上的一篇論文提出了這一戰(zhàn)略，可以增加新興能源技術(shù)的OER活動(dòng)，從而提高其轉(zhuǎn)化效率。

電催化析氧的金屬有機(jī)骨架。

“2016年，我們發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)超薄金屬有機(jī)骨架納米片（UMOFNs），它在電催化氧氣演化方面表現(xiàn)出了優(yōu)越的活性和穩(wěn)定性，”進(jìn)行該研究的研究員之一唐智勇（ZhiyongTang）告訴TechXplore一經(jīng)報(bào)道，它就引起了科學(xué)界的廣泛興趣，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。即使我們的MOFs設(shè)計(jì)看起來(lái)很有希望，但關(guān)于高OER催化活性起源的基本問(wèn)題促使我們開(kāi)始了為期五年的研究探索，最終以我們最近的論文告終?！?/p>

唐和他的同事最近進(jìn)行的這項(xiàng)研究的主要目的是揭示MOF電催化過(guò)程中OER活性高的來(lái)源和原因。最終，這將使研究人員能夠設(shè)計(jì)出高性能的OER電催化劑，從而降低能耗，提高電解槽的效率。

唐解釋說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)了一種電位誘導(dǎo)的MOF金屬陽(yáng)極兩步重建法?！蔽覀儼l(fā)現(xiàn)，在較低和較高的應(yīng)用電位下，金屬物種將分別轉(zhuǎn)化為Ni0.5Co0.5（OH）2和Ni0.5Co0.5OOH0.75種。原位生成的Ni0.5Co0.5OOH0.75（在高電位下）具有豐富的氧空位和高氧化狀態(tài)，與高放氧活性有很好的相關(guān)性。

唐和他的同事們?cè)O(shè)計(jì)的OER過(guò)程中對(duì)高M(jìn)OFs進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的方法很簡(jiǎn)單，最終可以用于在室溫下大規(guī)模生產(chǎn)清潔能源技術(shù)。利用這種方法，研究人員創(chuàng)造了OER催化劑，可以集成到各種可再生能源技術(shù)中，包括電解槽、金屬空氣電池和可逆燃料電池，提高它們的轉(zhuǎn)化效率。

MOFs的勢(shì)誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程

“我們?cè)贛OF電催化過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，并確定了高活性物種，”唐說(shuō)本文介紹了MOFs催化的原子級(jí)催化機(jī)理，為設(shè)計(jì)高性能MOF基OER催化劑奠定了基礎(chǔ)。利用這一機(jī)制，我們開(kāi)發(fā)了一種具有極低過(guò)電位的高性能NiFe-MOF催化劑，我們現(xiàn)在正在尋求額外的支持，以擴(kuò)大這項(xiàng)工作的規(guī)模，以便進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)?！?/p>