综述：金属有机框架电催化剂在电催化全水分解中的研究进展

本综述系统探讨了金属有机框架（MOF）及其衍生物在电催化全水分解（OWS）领域的最新进展，重点阐述了其通过形貌调控、离子掺杂、界面工程和缺陷设计等策略提升HER（析氢反应）/OER（析氧反应）性能的机制，为开发高效非贵金属电催化剂提供重要参考。

　　

反应机理与评价参数

电催化全水分解包含阴极析氢反应（HER）和阳极析氧反应（OER）两个半反应，理论电压为1.23 V。实际反应中因存在质量传递阻力、电荷转移阻抗等因素，需要施加额外过电位。评价电催化剂性能的关键参数包括过电位（η）、塔菲尔斜率（Tafel slope）、转换频率（TOF）、电化学活性面积（ECSA）以及稳定性等。这些指标共同反映了催化剂的反应动力学效率和实用潜力。

原始MOF电催化剂

原始金属有机框架材料因其可调控的形貌、丰富的活性位点和可定制的化学组成，在电催化领域展现出独特优势。其配体不饱和的金属位点可直接作为催化活性中心，参与水分子中H–O键的断裂过程。多孔晶体结构不仅有利于气体（H₂和O₂）的吸附与脱附，还能通过暴露特定晶面形成缺陷位点，促进电荷转移过程。然而，原始MOF材料在高电流密度下可能存在结构坍塌风险，且本征电导率较低，限制了其大规模应用。

改性MOF电催化剂

为克服原始MOF的局限性，研究者开发了多种改性策略：

通过形貌调控可优化材料的比表面积和传质路径；离子掺杂（如Fe、Co、Ni等）能够调节电子结构，增强本征活性；界面工程通过构建异质结促进电荷分离；缺陷设计则可增加活性位点数量。MOF还可作为载体锚定单原子或量子点催化剂，显著降低反应动力学能垒。这些改性手段协同提升了MOF基材料在酸/碱介质中的HER/OER活性和稳定性，使其在过电位、塔菲尔斜率等关键指标上逼近贵金属基准催化剂（Pt/C、RuO₂）。

结论与展望

MOF基电催化剂通过多维调控策略实现了催化性能的显著提升，在可再生能源转换领域展现出巨大应用前景。然而仍面临长期运行稳定性不足、大规模制备成本高、机理研究不够深入等挑战。未来研究需聚焦于：开发原位表征技术以揭示真实反应机制；构建标准化性能评价体系；探索机器学习辅助的材料设计策略；推进膜电极组装工艺与系统集成创新，最终实现电催化水分解技术的产业化应用。