钴基金属有机框架衍生物的可控热活化构建及其高效析氧反应性能研究

为解决贵金属OER（氧析出反应）催化剂成本高、稳定性差的问题，研究人员通过程序化热活化策略（2°C·min?1 升温至300°C/N2 氛围）构建了YMUN 2-300/4-300钴基MOF（金属有机框架）衍生物。该材料在1.0 M KOH中表现出卓越的OER活性（过电位低至186.0 mV@10 mA·cm?2 ）和1000分钟稳定性，其性能提升源于碳化导电网络与钴活性位点的协同效应，为非贵金属催化剂设计提供了新思路。

　　

研究背景与意义
电解水制氢是清洁能源转换的关键技术，但其阳极氧析出反应(OER)因四电子转移过程动力学缓慢，严重依赖昂贵的IrO₂
/RuO₂
催化剂。虽然过渡金属材料成本低廉，但活性与稳定性难以兼得。金属有机框架(MOF)因其可设计的孔隙结构和原子级均一活性位点成为理想候选，但传统MOF导电性差且热稳定性不足。针对这一瓶颈，右江民族医学院的研究团队创新性地利用二维钴基MOF（YMUN 2/4）的热稳定性，通过精准控温热解策略开发出高性能衍生物，相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》。

关键技术方法
研究采用程序化热活化（N₂
保护下2°C·min^?1
升温至300°C）制备YMUN 2-300/4-300，通过FTIR、PXRD、XPS等验证结构完整性，利用LSV、CP、EIS评估OER性能，并与原始MOF及商用催化剂对比。

研究结果

1. 结构表征：FTIR显示热解后保留O-H（3414 cm^?1
   ）和C-N（1508 cm^?1
   ）特征峰，PXRD证实骨架未坍塌，SEM/TEM揭示热解形成分级多孔结构。
2. 电化学性能：在1.0 M KOH中，4-300过电位仅186.0 mV@10 mA·cm^?2
   ，较原始4降低111 mV（效率提升37.4%），且1000分钟CP测试后活性衰减<5%。
3. 机制分析：XPS证实Co²⁺
   /Co³⁺
   氧化还原对保留，碳化网络提升电荷传输，协同作用使TOF（转换频率）提高3.8倍。

结论与意义
该研究通过"温和热解保留骨架，精准调控活性位点"的策略，首次实现二维Co-MOF衍生物OER性能的突破性提升。YMUN 4-300的活性已接近商用IrO₂
，且成本降低90%以上。这项工作不仅为MOF衍生催化剂的设计提供了"结构-性能"关系的范例，更为规模化制备非贵金属电解水催化剂开辟了新路径。通讯作者Chuanbin Fan（范传斌）团队指出，未来可通过配体工程进一步优化Co位点电子结构，有望推动MOF基催化剂在质子交换膜电解槽中的应用。