金属纳米粒子对碳材料的催化（氧电催化的金属有机骨架和金属有机凝胶）

【科研摘要】

最近，北京工业大学陈标华教授，和美国阿贡国家实验室Di‐Jia Liu(刘狄贾)教授团队在《Advanced Materials》上发表了题为Metal–Organic Frameworks and Metal–Organic Gels for Oxygen Electrocatalysis: Structural and Compositional Considerations的综述。文章论述了对可持续和清洁能源的需求不断增长，呼吁使用下一代能源转换和存储技术，例如燃料电池，水电解槽，CO2/N2还原电解槽，金属空气电池等。

所有这些电化学过程都涉及氧电催化。通过合理设计金属有机骨架（MOF）和金属有机凝胶（MOG）作为前体来提高内在活性和活性位点密度，是提高氧电催化效率的一种新方法。MOF/MOG在金属节点和有机连接基之间提供了广泛的组合选择，并且已知可生产出具有高表面积，可变孔隙率和热解后具有出色活性的电催化剂。讨论了有关用于氧气电催化的MOF/MOG的一些最新研究及其在合成，表征和性能方面的新观点。总结了MOF/MOG衍生的氧电催化剂在结构和成分设计方面的新见解。还概述了关键挑战和未来的研究方向。

【主图导读】

图1 A，B）电化学过程包括燃料电池（A）中的氧还原反应和水电解槽（B）中的氧放出反应。C）两种设备在“ H2 @ scale”的宏伟计划中都起着关键作用。D）在CO2或N2还原电解槽的氧气释放反应中所包含的电化学过程，E）两者均可与可再生资源耦合，用于低温化学和燃料生产。

图2 具有不同类型电解质的金属空气电池及其应用。“可穿戴和便携式应用程序”的图像。

图3 金属有机骨架（MOF）和金属有机凝胶（MOG）的合成，组成/结构的可调谐性，以及用于生产氧气电催化剂的MOF和MOG的设计策略。

图4 合理设计要不热解用作氧电催化剂的金属-有机骨架的组成和结构注意事项。

更多主图参见文献：doi.org/10.1002/adma.202008023

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