新型钴基金属有机框架实现200 mA cm?2高电流密度下稳健电催化氧还原

金属有机框架（MOFs）作为异相催化剂面临高电流密度（>100 mA cm?2）下稳定性不足的挑战。研究人员开发出具有强金属/配体螯合作用和层间π-π堆积的Co-N4基MOF，在碱性ORR中展现近乎100%的H2O2选择性，可持续200 mA cm?2运行130小时，质量活性达7540 A·gcatalyst?1，TOF值40.7 s?1，创下MOF类ORR电催化剂活性与稳定性新纪录。

　　

这项突破性研究报道了一种革命性的钴基金属有机框架（MOF），其独特的Co-N₄活性位点通过金属-配体的强力螯合作用和分子层间π-π堆叠作用，在电催化氧还原反应（ORR）中展现出惊人的稳定性。该材料在200 mA cm^?2的超高电流密度下持续工作130小时仍保持性能，就像一位不知疲倦的"电子搬运工"。更令人振奋的是，它几乎能百分百选择性地将氧气转化为过氧化氢（H₂O₂），质量活性高达7540安培每克催化剂（7540 A·g_catalyst^?1），每个Co-N₄位点的分子"舞蹈频率"（TOF）达到40.7次每秒（40.7 s^?1）。这种MOF材料犹如一个精密的分子工厂，其卓越性能源于明确的晶体结构带来的优异导电性和均匀分布的Co-N₄活性位点，为设计新一代高效电催化剂提供了分子级蓝图。