溶剂/pH调控合成锰配位聚合物及其增强光电催化水分解性能研究

为应对全球能源需求与环境污染挑战，研究人员通过pH/溶剂调控策略构建了三种维度各异的锰配位聚合物（SNUT-18/33/34），系统探究其结构维度与光电催化析氧反应（OER）活性的关联。结果表明，2D结构SNUT-34展现出更低的过电位（overpotential）、塔菲尔斜率（Tafel slope）及阻抗，为设计高效非贵金属OER催化剂提供了新思路。

　　

随着全球能源需求激增和化石燃料环境问题加剧，氢能作为清洁能源备受关注。然而，析氧反应（OER）因四电子转移过程动力学缓慢，亟需开发高效、低成本催化剂。传统贵金属催化剂（如IrO₂、RuO₂）价格昂贵，而锰基配位聚合物凭借可调氧化还原特性和结构多样性成为研究热点。陕西理工大学的研究团队通过pH/溶剂调控策略，成功构建了三种不同维度的锰配位聚合物，并系统探究其光电催化OER性能，相关成果发表于《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》。

研究采用单晶X射线衍射（SCXRD）解析晶体结构，结合紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和莫特-肖特基（M-S）测试验证半导体特性，通过电化学工作站评估OER性能（300 W氙灯模拟太阳光）。

晶体结构分析
单晶衍射显示：0D结构SNUT-18为单核Mn(II)八面体配位（空间群P-1），通过氢键形成超分子网络；1D链状SNUT-33中Mn(II)通过4-CPCA^2?桥连；2D双层SNUT-34则呈现独特的网格状拓扑。

光电催化性能
2D结构SNUT-34因更大比表面积和高效电荷传输路径，表现出最优OER活性：过电位降低至290 mV（vs. RHE），塔菲尔斜率为52 mV/dec，电化学阻抗显著低于0D/1D结构。

结论与意义
该研究揭示了结构维度对OER活性的调控机制，2D材料因协同效应（电荷传输/活性位点暴露）更具优势。通过溶剂/pH定向合成策略，为设计非贵金属催化剂提供了新范式，推动氢能产业化发展。作者团队（Meng-Qi Tuo等）强调后续将探索维度工程与催化机理的深层关联。