卟啉基异金属有机框架材料：氧析出反应(OER)高效电催化剂的设计与性能研究

【编辑推荐】本研究通过溶剂热法合成TCPP(Ce)Co-MOF/NF异金属有机框架（MOF）电催化剂，在1M KOH电解液中展现出156 mV@10 mA cm-2的低过电位和46 mV dec-1的塔菲尔斜率，其独特的镍泡沫（NF）原位生长策略解决了传统MOF催化剂需聚合物粘合剂的瓶颈，为燃料电池氧析出反应（OER）提供了兼具高活性与稳定性的新型材料解决方案。

　　

研究亮点

本研究采用阶梯式金属化策略，创新性地设计出TCPP(Ce)Co-MOF异金属有机框架材料：

1. 通过精确匹配Ce³⁺离子半径与卟啉大环空腔（约0.4 nm），在5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉（TCPP）配体中构建孤立氧化还原活性中心

2. 在镍泡沫（NF）基底上直接生长MOF晶体，无需聚合物粘结剂（如Nafion），显著降低电极"死体积"并提升电子传输效率

3. 后合成修饰引入钴离子形成双金属活性位点，产生分子内协同效应（Ce-Co）和基底-催化剂界面协同效应

<结论>

通过溶剂热法合成的TCPP(Ce)Co-MOF/NF电催化剂在碱性条件下展现出卓越的OER性能：

• 超低过电位（156 mV@10 mA cm^-2）媲美贵金属催化剂（IrO₂/RuO₂）

• 超高电流密度（596 mA cm^-2）和理想塔菲尔斜率（46 mV dec^-1）

• 连续50小时@50 mA cm^-2测试保持稳定，突破传统MOF材料的耐久性瓶颈

该研究为开发非贵金属基高效OER催化剂提供了新的分子设计范式，推动燃料电池和可持续氢能技术的发展。