配位不饱和金属有机骨架作为氧还原和析氧反应的未热解双功能电催化剂强烈的可持续能源需求要求高效的能量存储和转换系统，其中组合式再生燃料电池和可充电金属空气电池由于其高理论能量密度而代表了最有前途的解决方案。在任意装置中，氧还原反应(ORR)发生在放电期间，而氧放出反应(OER)发生在同一电极上的充电期间。不幸的是，这两种反应都涉及在三重“液-气-固”界面上的多个质子/电荷转移过程，导致非活性动力学和高能量损失。因此，开发对两种反应都有效的双功能电催化剂是一个严峻的挑战。近日，常州大学银凤翔教授等在国际顶级期刊Journal of Materials Chemistry A (影响因子：11.301) 上发表题为“Coordinately Unsaturated Metal-Organic Framework as an Unpyrolyzed Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen Reduction and Evolution Reactions”的研究工作。该工作报道了一种钴金属有机骨架，它是由钴离子、1，3，5-苯三羧酸和咪唑通过水热反应合成的。MOF在碱性半电池中作为未热解的双功能电催化剂进行研究，在碱性半电池中，MOF在10mA·cm-2下提供0.80 V对可逆氢电极的ORR半波电势和1.59 V对可逆氢电极的OER电势。钴-BTC-IMI具有良好的抗氢氧化物腐蚀的结构稳定性和很大的π-π堆积和氢键相互作用，因此具有优异的双功能催化耐久性。结构表征表明，钴-BTC-IMI体系中的一个钴(ⅱ)离子被两种不同的去质子化的1，3，5-苯羧酸的两个氧原子连接，使得钴(ⅱ)的配位基本上不饱和。进一步的模拟揭示了不饱和配位的优势，通过显著促进与分子水和氧的相互作用，提高电子电导率，导致增强的质量和电荷转移性能。与BTC钴相比，水吸附后氧和高价钴的中等亲和力有助于增强BTC-IMI钴的双功能催化活性。要点一：在这项工作中提出了一种水热合成配位不饱和钴-BTC-IMI多金属氧化物的方法，该方法在碱性电解质中具有双功能氧电催化性能。与钴节点配位更好的钴-BTC相比，钴-BTC-IMI的不饱和配位对分子水和氧的空间位阻更小，对电子转移的阻力更小。增强的质量和电荷转移性能以及与BTC-IMI钴的氧导致显著促进了向ORR/OER的固有活性和动力学。要点二：在氧电催化反应期间，在钴-BTC-IMI上检测到最小的双电子氢过氧化物，通过直接的四电子转移途径突出其高电催化效率。钴-BTC-IMI的框架是由刚性BTC配体构建的，而咪唑在钴-BTC-IMI中的存在提供了芳环之间额外的π-π相互作用和框架内更大的氢键，导致令人满意的电催化双功能耐久性。要点三：在最近报道的未热解多硫化物和一些商业铂族金属中，钴-BTC-IMI双功能催化活性是极好的。这项工作开辟了一个新的途径，以开发未热解的金属氧化物燃料电池作为电催化剂。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，湘潭大学机械工程系，化工机械设备与设计专业，获工学学士学位。2000年-2003年，湘潭大学化学工程学院，化学工程专业，获工学硕士学位。2003年-2007年，北京化工大学化学工程学院，化学工程专业，获工学博士学位。2007年-2009年，东京大学工学部化学工程系，日本学术振兴会（JSPS）海外特别研究员。2009年-2010年，东京大学工学部化学工程系，特任研究员。2010年-2011年，日本冈山大学异分野先端技术研究中心，研究助理。2011年-2018年，北京化工大学化学工程学院，教授/博导。2018年-至今，常州大学石油化工学院，教授/博导。研究方向：电催化、电化学合成。
http://che.cczu.edu.cn/2018/1019/c2960a190200/page.htm
