用于稳定水氧化的多金属氧酸盐基金属有机框架超结构：迈向高效可持续制氢之路

时间：2025年4月25日

来源：SCIENCE

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为解决大规模碱性水电解中稳定、非贵金属催化剂缺乏的问题，研究人员开展了金属 - 有机框架（MOF）与多金属氧酸盐（POM）自组装的研究。制备的 MOF@POM 催化剂性能优异，助力水电解技术发展，有望实现可持续制氢。

编辑总结：电化学分解水是一种极具吸引力的可持续且环保的制氢方法。然而，当前的催化剂在稳定性和活性方面仍存在不足，难以在成本效益上满足预期应用的规模化需求。Yue 等人报道了一种用于析氧反应的、富含地球元素的多金属催化剂，该催化剂在碱性条件下展现出高稳定性。这种催化剂组件将铁钴金属有机框架与镍钨多金属氧酸盐簇结合，研究人员认为这种结构有助于在稳定的架构中实现高效电子转移。

摘要：稳定的非贵金属催化剂对于大规模碱性水电解至关重要。在此，研究人员报道了一种通过金属 - 有机框架（MOF）与多金属氧酸盐（POM）自组装形成的接枝超结构 MOF@POM。原位电化学转化可将 MOF 转变为活性金属（氧）氢氧化物，制得的催化剂在碱性电解液中，电流密度为 10 毫安 / 平方厘米时，过电位低至 178 毫伏。采用这种催化剂的阴离子交换膜水电解槽，在 80°C、1.78 伏的条件下，电流密度可达 3 安培 / 平方厘米；在室温下，以 2 安培 / 平方厘米的电流密度可稳定运行 5140 小时。原位电化学光谱和理论研究表明，金属原子之间的协同相互作用，从催化铁钴位点、多金属氧酸盐中的镍和钨到电极，构建了一条快速的电子转移通道，稳定了金属位点并防止其溶解。