論文DOI：https://doi.org/10.1016/j.pecs.2024.101175隨著全球氣候變化和能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，二氧化碳的轉(zhuǎn)化利用已成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。金屬有機(jī)框架材料（MOFs）因其高度可調(diào)控和多孔的結(jié)構(gòu)，在電催化CO2還原領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。然而，為了充分發(fā)揮其潛力，需要深入理解MOFs結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，從而指導(dǎo)MOFs的合理設(shè)計(jì)。近期，北京化工大學(xué)譚天偉院士團(tuán)隊(duì)呂永琴教授課題組針對(duì)MOFs基電催化劑在電催化CO2還原中的應(yīng)用，總結(jié)評(píng)述了該領(lǐng)域近年來(lái)的重要研究進(jìn)展，分析了各類MOF基電催化劑在CO2還原中面臨的重要挑戰(zhàn)和未來(lái)展望。該綜述發(fā)表在國(guó)際知名期刊Progress in Energy and Combustion Science上，題為“Structure-performance relationships in MOF-derived electrocatalysts for CO2 reduction”。北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士后陳自慢為論文第一作者，呂永琴教授為論文的通訊作者。本文全面綜述了MOFs電催化劑在電催化CO2還原領(lǐng)域中的研究進(jìn)展、機(jī)遇和挑戰(zhàn)，重點(diǎn)探討了MOFs結(jié)構(gòu)、組成、形貌與催化性能之間的關(guān)聯(lián)。研究從多個(gè)互補(bǔ)角度系統(tǒng)地綜述了各類MOFs電催化劑，評(píng)估了多樣化組成對(duì)催化性能的影響，包括純MOFs、雙金屬M(fèi)OFs、單原子MOFs及相應(yīng)的衍生材料。此外，本文從金屬簇、有機(jī)配體和后修飾策略三個(gè)方面總結(jié)和分析了通過(guò)合成調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)MOFs結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理性設(shè)計(jì)原則，深入探討了MOFs材料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，詳細(xì)分析了MOFs電催化劑的組成、形態(tài)、孔隙性、缺陷濃度和顆粒形態(tài)等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)因素，以及這些因素如何影響催化活性、產(chǎn)物選擇性、能量效率和過(guò)電位。盡管MOFs在電催化CO2還原中展現(xiàn)出巨大潛力，但活性位點(diǎn)的次優(yōu)調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)-選擇性聯(lián)系薄弱仍是限制其性能的主要因素。MOFs的模塊化特性為解決這些挑戰(zhàn)提供了機(jī)會(huì)，通過(guò)合成調(diào)節(jié)可以有效改善活性位點(diǎn)和結(jié)構(gòu)-選擇性的問(wèn)題。最后，本文討論了MOF電催化劑在工業(yè)規(guī)模應(yīng)用中的潛力，包括未來(lái)先進(jìn)表征技術(shù)的卡法前景以及電催化過(guò)程的工業(yè)價(jià)值化。 ![DJ2TYT6F$X$CU327_]S3P4C](http://7923.seohost.cn/storage/7923/article/20240804/1722740245879289.png "DJ2TYT6F$X$CU327_]S3P4C")
通過(guò)系統(tǒng)全面的總結(jié)和討論，本論文旨在為MOFs電催化劑的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)原則，以推動(dòng)在工業(yè)規(guī)模上實(shí)現(xiàn)可持續(xù)CO2還原的MOFs電催化劑的發(fā)展，通過(guò)利用間歇性可再生能源進(jìn)行碳捕獲和轉(zhuǎn)化，這一前沿技術(shù)有望提供可再生燃料并緩解氣候變化。 Structure-performance relationships in MOF-derived electrocatalysts for CO2 reductionZiman Chen, Yuman Guo, Lin Han, Jian Zhang, Yi Liu, Jan Baeyens, Yongqin Lv*Progress in Energy and Combustion Science 2024, 104, 101175. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2024.101175![3]LK)VXERJ)XY{ET3R$2TOG](http://7923.seohost.cn/storage/7923/article/20240804/1722740301493968.png "3]LK)VXERJ)XY{ET3R$2TOG")
呂永琴，北京化工大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，國(guó)家優(yōu)秀青年基金獲得者，擔(dān)任北京市生物加工過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任和教育部生物能源國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室副主任。2005年畢業(yè)于北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，獲學(xué)士學(xué)位；2010年12月獲北京化工大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)博士學(xué)位，師從譚天偉院士；2008年11月至2010年2月，獲國(guó)家留學(xué)基金委資助，作為聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生，在澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）材料科學(xué)系學(xué)習(xí)交流；2011年1月至2012年12月，在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)系和勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究工作。2013年1月以“人才引進(jìn)”受聘于北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院。獲侯德榜化工科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)青年獎(jiǎng)、教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、石油化工聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。主要從事限域微環(huán)境調(diào)控促進(jìn)生物催化、光/電驅(qū)動(dòng)生物催化固碳及仿生抗體工程等相關(guān)研究。在PNAS、J. Am. Chem. Soc.、Matter 、Nano Lett.、Adv. Sci.、Prog. Energ. Combust.、Biotechnol. Adv.等期刊發(fā)表第一或通訊作者SCI論文70余篇；申請(qǐng)發(fā)明專利二十余項(xiàng)；主持科研項(xiàng)目10余項(xiàng)。擔(dān)任中國(guó)生物工程學(xué)會(huì)一碳生物技術(shù)專委會(huì)委員、中國(guó)化工學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員。擔(dān)任Biotechnology Advances客座編輯、Frontiers of Chemical Science & Engineering青年編委和客座編輯、Microchimica Acta編委、Bioresources and Bioprocessing青年編委、Synthetic and Systems Biotechnology編委和客座編輯、Biotechnology Notes編委、《生物加工過(guò)程》編委。
