高效氧催化反应中的金属有机骨架材料（英文）

作     者：何小波 银凤翔 王昊 陈标华 李国儒 Xiaobo He;Fengxiang Yin;Hao Wang;Biaohua Chen;Guoru Li

作者机构：北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室北京100029 常州大学江苏省先进催化与绿色制造协同创新中心江苏常州213164 北京化工大学化学工程学院北京100029 能源环境催化北京市重点实验室北京100029 北京化工大学常州先进材料研究院江苏常州213164 

基　　金：基金来源: 国家自然科学基金(21706010) 江苏省基础研究计划(自然科学基金) (BK20161200) 中央高校基本科研业务费项目(buctrc201526, PYCC1706) 常州市科技项目(CJ20160007) 常州大学江苏省先进催化与绿色制造协同创新中心创新型人才支持项目(ACGM2016-06-02, ACGM2016-06-03) 

出 版 物：《Chinese Journal of Catalysis》 (催化学报（英文）)

年 卷 期：2018年第39卷第2期

页      码：207-227页

摘      要：氧电催化反应包括氧气还原反应(ORR)和氧气析出反应(OER).作为核心电极反应,这两个反应对诸多能源存储与转换技术(比如燃料电池、金属空气电池以及全水分解制氢等)的能量效率起决定性作用.然而,ORR和OER涉及多个反应步骤、多个电子转移过程以及多相界面传质过程.这些复杂的过程较大程度上限制了ORR和OER的反应速率.从理论和实践两个方面来看,ORR和OER都需要高效电催化剂的参与来促进其反应速率,从而能够最终提高上述能源存储与转换技术的能量转换或利用效率.目前,以Pt,Pd,Ir,Ru为代表的贵金属基电催化剂具有十分突出的电催化性能.但是,过高的成本和过低的储量始终制约着贵金属基电催化剂在催化ORR和OER反应方面,乃至在能源存储与转换技术领域的规模化应用.因而,开发高效非贵金属基氧电催化剂成为近年来能源存储与转换领域的研究重点之一.在众多已经报道的非贵金属基氧电催化剂中,金属有机骨架材料(MOFs)备受瞩目.MOFs是一类由有机配体和金属节点通过配位键自组装而成的晶态多孔材料.它们具备超高比表面积、超高孔隙率以及规则性纳米孔道.相比较其他传统的多孔材料(比如活性炭、分子筛、介孔炭、介孔氧化硅等),MOFs最主要的优势在于它们的结构和功能可以依据需求通过选择合适的有机配体和金属节点进行便利地设计,或通过后处理进行必要的改性和调节.基于独特的多孔特性以及结构与功能的可设计、可调节性,MOFs在气体分离与存储、异相催化、化学传感、药物输送、环境保护以及能源存储与转化等领域都具有潜在的应用价值.因而,近年来,MOFs备受基础研究领域和工业界的青睐.针对MOFs开展的基础研究和应用开发逐渐成为诸多领域的研究焦点.也正由于MOFs具有的上述优异特性,尤其是结构与功能的可设计、可调节性,使得设计制备基于单纯MOFs以及MOFs衍生材料成为开发高效非贵金属基氧电催化剂的新途径.本综述首先论述了基于单纯MOFs的氧电催化剂(包括纯MOFs、活性物种修饰的MOFs以及与导电材料构成的复合MOFs)的合成以及它们在ORR或OER催化反应中应用的研究进展.在第二部分论述中,本综述主要针对MOFs衍生的各类氧电催化剂(包括无机微米-纳米结构/多孔碳复合材料、纯多孔碳材料、纯无机微米-纳米结构材料以及单原子型电催化材料)的研究进展进行了简要介绍和讨论.最后,本综述对MOFs基氧电催化剂目前存在的挑战进行了简要分析;同时,也对这类氧电催化剂的通用设计准则以及未来发展方向进行了展望.尽管存在诸多挑战,MOFs始终被认为是极好的 平台 材料.充分利用它们将有利于开发高效且实用的非贵金属基氧电催化剂.

主 题 词：金属有机骨架材料 多孔材料 电催化 氧气还原反应 氧气析出反应 能源存储与转换 

学科分类：081705[081705] 0817[工学-轻工类] 08[工学] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1016/S1872‐2067(18)63017‐7

馆 藏 号：203282134...