我院钱金杰副教授在国际著名期刊《Inorganic Chemistry》发表学术论文

化石燃料的过度消耗已经成为亟待全球社会共同应对的课题，因此，开发和实施可再生清洁能源被普遍视为解决这一挑战的最直接有效途径。氢气由于其高燃烧热值和环保特性，被认为是优质的清洁能源之一。虽然水电解在制氢方面表现出高效率，但阳极析氧反应（OER）的复杂性仍然限制了整体水分解的效率。与此同时，微孔金属有机框架（MOFs）由金属阳离子和有机配体的自组装构成，被广泛看作是OER催化剂的有效前体或模板。基于不同金属的配位环境在同构结构内可能相似的特点，我们有望通过合理的设计和合成策略制备多金属MOFs。此外，适当处理MOFs中的不同金属位点可以赋予它们不同的功能，使其能够转化为高活性和稳定的催化纳米材料。近年来，金属氢氧化物/羟基氧化物在OER中的应用受到了导电性较差和活性区域有限的限制。然而，通过采用MOF-on-MOF合成策略制备的衍生物可以作为优质的催化载体，确保了活性位点的充分暴露。这种方法为设计先进的电催化剂提供了一种有前景的途径。

本研究采用MOF-on-MOF策略成功合成了一种双金属配位聚合物，即ZnCoBTC。该聚合物中，Co(II)和Zn(II)两种阳离子均呈现出相同的配位环境。通过施加一定电压，预设计的双金属MOF前体能够快速降解为OER活性物种CoO_xH_y。在此过程中，由于ZnO_xH_y物种的溶解，催化剂的外表面形成了无序的缺陷结构，从而增加了比表面积并暴露了丰富的活性位点。因此，ZnCoO_xH_y纳米片在OER性能方面表现出色，仅需334 mV过电势即达到10 mA cm^-2的电流密度，其Tafel斜率为66.4 mV dec^-1，这显示了其快速的反应动力学。研究结果表明，具有相同配位环境的金属可以通过原位置换或二次生长的方式在原始MOF上发生，而在电化学降解过程中则转化为高效的催化剂。这种方法在能源领域具有广泛的前景，为未来的能源应用提供了有力的支持。

图1. MBTC的结构特征和Co/Zn基BTC的同质外延生长的转化过程光学照片。

本论文以“Abundant surface defects in cobalt hydroxides/oxyhydroxides induced by zinc species facilitate water oxidation”为题发表在《Inorganic Chemistry》上。best365网页版登录为第一通讯单位，我院钱金杰副教授为通讯作者，我院21级硕士研究生徐少杰为第一作者，21级本科生倪辉洁、19级本科生张小邓和20级研究生韩承参与了该项工作。该工作受到国家自然科学基金（21601137）、浙江省自然科学基金（LQ16B010003）、浙江省温州市基础科技研究项目（H20220001）、中国科学院结构化学国家重点实验室项目（20190008）和云南省地方本科高校基础研究联合专项资金项目（202101BA070001-042）的资助。

参考文献：

Shaojie Xu, Huijie Ni, Xiaodeng Zhang, Cheng Han, and Jinjie Qian*. Abundant surface defects in cobalt hydroxides/oxyhydroxides induced by zinc species facilitate water oxidation. Inorg. Chem. 10.1021/acs.inorgchem.3c02210 https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c02210