配位不飽和金屬有機(jī)骨架作為氧還原和析氧反應(yīng)的未熱解雙功能電催化劑強(qiáng)烈的可持續(xù)能源需求要求高效的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中組合式再生燃料電池和可充電金屬空氣電池由于其高理論能量密度而代表了最有前途的解決方案。在任意裝置中，氧還原反應(yīng)(ORR)發(fā)生在放電期間，而氧放出反應(yīng)(OER)發(fā)生在同一電極上的充電期間。不幸的是，這兩種反應(yīng)都涉及在三重“液-氣-固”界面上的多個(gè)質(zhì)子/電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程，導(dǎo)致非活性動(dòng)力學(xué)和高能量損失。因此，開(kāi)發(fā)對(duì)兩種反應(yīng)都有效的雙功能電催化劑是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近日，常州大學(xué)銀鳳翔教授等在國(guó)際頂級(jí)期刊Journal of Materials Chemistry A (影響因子：11.301) 上發(fā)表題為“Coordinately Unsaturated Metal-Organic Framework as an Unpyrolyzed Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen Reduction and Evolution Reactions”的研究工作。該工作報(bào)道了一種鈷金屬有機(jī)骨架，它是由鈷離子、1，3，5-苯三羧酸和咪唑通過(guò)水熱反應(yīng)合成的。MOF在堿性半電池中作為未熱解的雙功能電催化劑進(jìn)行研究，在堿性半電池中，MOF在10mA·cm-2下提供0.80 V對(duì)可逆氫電極的ORR半波電勢(shì)和1.59 V對(duì)可逆氫電極的OER電勢(shì)。鈷-BTC-IMI具有良好的抗氫氧化物腐蝕的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和很大的π-π堆積和氫鍵相互作用，因此具有優(yōu)異的雙功能催化耐久性。結(jié)構(gòu)表征表明，鈷-BTC-IMI體系中的一個(gè)鈷(ⅱ)離子被兩種不同的去質(zhì)子化的1，3，5-苯羧酸的兩個(gè)氧原子連接，使得鈷(ⅱ)的配位基本上不飽和。進(jìn)一步的模擬揭示了不飽和配位的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)顯著促進(jìn)與分子水和氧的相互作用，提高電子電導(dǎo)率，導(dǎo)致增強(qiáng)的質(zhì)量和電荷轉(zhuǎn)移性能。與BTC鈷相比，水吸附后氧和高價(jià)鈷的中等親和力有助于增強(qiáng)BTC-IMI鈷的雙功能催化活性。要點(diǎn)一：在這項(xiàng)工作中提出了一種水熱合成配位不飽和鈷-BTC-IMI多金屬氧化物的方法，該方法在堿性電解質(zhì)中具有雙功能氧電催化性能。與鈷節(jié)點(diǎn)配位更好的鈷-BTC相比，鈷-BTC-IMI的不飽和配位對(duì)分子水和氧的空間位阻更小，對(duì)電子轉(zhuǎn)移的阻力更小。增強(qiáng)的質(zhì)量和電荷轉(zhuǎn)移性能以及與BTC-IMI鈷的氧導(dǎo)致顯著促進(jìn)了向ORR/OER的固有活性和動(dòng)力學(xué)。要點(diǎn)二：在氧電催化反應(yīng)期間，在鈷-BTC-IMI上檢測(cè)到最小的雙電子氫過(guò)氧化物，通過(guò)直接的四電子轉(zhuǎn)移途徑突出其高電催化效率。鈷-BTC-IMI的框架是由剛性BTC配體構(gòu)建的，而咪唑在鈷-BTC-IMI中的存在提供了芳環(huán)之間額外的π-π相互作用和框架內(nèi)更大的氫鍵，導(dǎo)致令人滿意的電催化雙功能耐久性。要點(diǎn)三：在最近報(bào)道的未熱解多硫化物和一些商業(yè)鉑族金屬中，鈷-BTC-IMI雙功能催化活性是極好的。這項(xiàng)工作開(kāi)辟了一個(gè)新的途徑，以開(kāi)發(fā)未熱解的金屬氧化物燃料電池作為電催化劑。Coordinately Unsaturated Metal-Organic Framework as an Unpyrolyzed Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen Reduction and Evolution Reactionshttps://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta04331a#!divAbstract男，1994年-1998年，湘潭大學(xué)機(jī)械工程系，化工機(jī)械設(shè)備與設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位。2000年-2003年，湘潭大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位。2003年-2007年，北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。2007年-2009年，東京大學(xué)工學(xué)部化學(xué)工程系，日本學(xué)術(shù)振興會(huì)（JSPS）海外特別研究員。2009年-2010年，東京大學(xué)工學(xué)部化學(xué)工程系，特任研究員。2010年-2011年，日本岡山大學(xué)異分野先端技術(shù)研究中心，研究助理。2011年-2018年，北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，教授/博導(dǎo)。2018年-至今，常州大學(xué)石油化工學(xué)院，教授/博導(dǎo)。研究方向：電催化、電化學(xué)合成。
http://che.cczu.edu.cn/2018/1019/c2960a190200/page.htm
