吉师大李海波、冯明与加拿大滑铁卢大学陈忠伟AEnM综述：基于MOF催化剂在氧循环电催化过程中的活性位点调控策略

随着生产力的发展和能源结构的变革，燃料电池、金属空气电池等新能源技术也迎来了新的一波迅猛发展。以氧循环为基础的电催化反应（主要包括氧还原电催化（ORR）和氧析出电催化（OER）），作为发展新能源技术的关键基础，也受到了极为广泛的关注。基于贵金属的经典电催化剂效率高但价格昂贵、耐候性差。因此，发展高效、高稳定性氧循环反应电催化剂，节约催化剂成本是新能源技术替代传统能源体系的必由之路。

近日，吉林师范大学李海波教授、冯明教授联合加拿大滑铁卢大学（University of Waterloo）陈忠伟院士在Advanced Energy Materials 上系统综述了金属有机框架（MOF）及其衍生物在氧还原/析出电催化领域的应用及其活性位点调控策略（论文信息附后）。

图1. 金属有机框架(MOF)及其衍生物的典型空间构型

基于MOF及其衍生物的材料具有比表面积大、孔隙率高、空间孔结构可调节等特点。因此，它们在催化领域显示出了极大的应用潜力和实用价值。该综述以MOF材料的结构特点为切入，从MOF本体材料及MOF衍生物两个方向分别讨论了催化剂的合成方法以及在氧还原/析出电催化中的应用和活性位点的调控策略。这些调控策略主要包括：结构优化设计、异质结构筑、缺陷调控、材料复合、异元素掺杂、配合物优化等。此外，对于催化剂活性位点的调控设计原则、调控方法以及电化学反应机制等问题，综述中都进行了详尽的总结与分析。最后，作者对基于MOF及其衍生物催化剂目前在催化氧还原/析出过程中依然存在的挑战，诸如电化学过程中相变、异质结构筑困难、前驱体价格昂贵、催化活性位点不明确等问题进行了概括总结，并提出了未来可能的解决方案，展望了基于MOF及其衍生物在作为氧还原/析出电催化剂领域的发展前景。

图2. 金属有机框架(MOF)及其衍生物催化活性中心调控策略

通讯作者简介

冯明：吉林师范大学教授，博士生导师，吉林省有突出贡献专家、吉林省拔尖创新人才、吉林省青年科技奖获得者。主要从事多铁性功能材料在清洁能源领域的基础研究与应用开发。现任功能材料物理与化学教育部重点实验室副主任，兼任中国机械工程学会工程陶瓷专业委员会理事、《Journal of Advanced Ceramics》期刊编委、《Rare Metals》和《Tungsten》期刊青年编委、吉林省分析测试技术学会理事。先后主持国家自然科学基金项目3项；吉林省中青年科技创新领军人才及团队项目、吉林省人才开发专项资金、省科技厅“主题科学家”专项基金、省发改委产业技术研究与开发专项等省部级项目7项。现已在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Energy Mater., Nano Energy, Appl. Catal. B: Environ., Adv. Sci.等国际知名期刊上发表论文80余篇，获授权发明专利7项。

李海波：吉林师范大学教授，博士生导师，“新世纪百千万人才工程”国家级人选，教育部创新团队带头人。现任吉林师范大学副校长、功能材料物理与化学教育部重点实验室主任。被聘为吉林大学兼职教授、博士研究生指导教师，吉林省分析测试学会副理事长，吉林省物理学会常务理事。主要从事无机纳米功能材料、能源存储与转换材料、穆斯堡尔谱学应用等方面的研究工作。先后主持国家自然科学基金2项，教育部科技研究重点项目、吉林省科技发展计划项目等省部级项目16项。作为第一完成人，获吉林省自然科学二等奖2项、吉林省科技进步二等奖1项、授权发明专利3项。作为通讯或第一作者，发表SCI收录论文90余篇。

陈忠伟：加拿大滑铁卢大学化学工程系教授，滑铁卢大学电化学能源中心主任，加拿大国家首席科学家(CRC-Tier 1), 国际电化学能源科学院副主席，加拿大工程院院士，加拿大皇家科学院院士，全球高被引科学家。陈忠伟院士研究团队常年致力于燃料电池，金属空气电池，锂离子电池，锂硫电池，液流电池等储能器件的核心材料和系统的研发和产业化。近年来在Nat. Energy, Nat. Nanotech., Nat. Commun., Angew. Chem., Adv. Mater., Energy. Environ. Sci., 等国际知名期刊发表SCI论文360余篇，被引 33000余次, H-index 指数89，并担任ACS applied Materials & Interfaces副主编。课题组主页：http://chemeng.uwaterloo.ca/zchen/

论文信息：

Modulating Metal–Organic Frameworks as Advanced Oxygen Electrocatalysts

Zhaoqiang Li, Rui Gao, Ming Feng*, Ya‐Ping Deng, Dengji Xiao, Yun Zheng, Zhao Zhao, Dan Luo, Youlin Liu, Zhen Zhang, Dandan Wang, Qian Li, Haibo Li*, Xin Wang*, Zhongwei Chen*

Advanced Energy Materials 

DOI: 10.1002/aenm.202003291