导电金属有机框架材料在电催化中的成就,挑战和机遇

作     者：高增强 王聪勇 李俊俊 朱亚廷 张志成 胡文平 Zengqiang Gao;Congyong Wang;Junjun Li;Yating Zhu;Zhicheng Zhang;Wenping Hu

作者机构：天津市分子光电科学重点实验室天津大学理学院化学系天津化学化工协同创新中心天津300072 天津大学-新加坡国立大学福州联合学院天津大学福州国际校区福州滨海新城350207 化学系理学院新加坡国立大学新加坡117543 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFA0204503) 国家自然科学基金(22071172,91833306,21875158,51633006,51733004)资助 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2021年第37卷第7期

页      码：124-137页

摘      要：开发用于各种能量转化过程的新型催化剂对于满足绿色和可持续能源的需求至关重要。由于其具有可调节的晶体结构,显著的化学和物理性质以及稳定性,金属有机骨架(MOFs)已经广泛应用于电化学能量转换领域,比如CO_(2)还原反应、N_(2)还原反应、析氧反应、析氢反应和氧还原反应。更重要的是,MOFs具有可调节的化学环境、孔径和孔隙率,这些性质将促进反应物在多孔网络中的扩散,从而改善其电催化性能。但是,由于高的电荷转移能垒和受限的自由载流子,大多数MOFs展示了差的导电性,阻碍了其多样化应用。在先前的报道中,MOFs常被用作多孔基质来限制纳米颗粒生长或经退火处理作为共掺杂电催化剂。而导电MOFs不仅结合了传统MOFs的优点,还具有电子导电性和高电催化活性,使其无需退火处理就可以通过电子或离子途径实现导电,从而极大提高了电催化性能,这有助于拓宽其在电化学能源领域或其他方面的潜在应用。在一些催化反应中,导电MOFs的催化活性甚至超过了商业化的RuO_(2)催化剂或Pt基催化剂。本文主要总结了构建导电MOFs的机制,并概述了其合成方法,如水/溶剂热合成和界面辅助合成。此外,本文阐述了导电MOFs在电催化应用中的最新研究进展。值得一提的是,导电MOFs的形态和结构可改变底物与MOFs之间的界面接触,从而影响其催化性能,需要进一步深入研究。基于系统的合成策略,在未来可以根据各种电催化反应的需求设计合成更多的导电MOFs。高性能的导电MOF基催化剂将有望获得突破。

主 题 词：导电金属有机框架 电催化 二氧化碳还原反应 氮还原反应 析氧反应 析氢反应 氧还原反应 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 070304[070304] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3866/PKU.WHXB202010025

馆 藏 号：203102535...