基于MOF的多级纳米结构电催化领域获重要进展

作者：张明道

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近日，《Advanced Materials》杂志在线发表了南京信息工程大学环科院张明道副教授团队的最新研究成果：NovelMOF-Derived Co@N-C Bifunctional Catalysts for Highly Efficient Zn–Air Batteriesand Water Splitting。该文同时入选“《Advanced Materials》热点文章排行榜TOP10”，列第5位（2018年1月）。《Advanced Materials》2016年影响因子为19.791，是工程、材料与化学领域公认的顶尖期刊，在国际材料领域科研界享有盛名。南京信息工程大学是此论文的第一单位，环科院张明道副教授为该论文的第一作者，美国凯斯西储大学Liming Dai教授和南京大学郑和根教授为该论文的通讯作者。

该工作采用手性金属-有机框架材料(MOFs)作为前驱体，由此获得了一系列具有多重活性中心和多级纳米结构的电催化剂。其中，C-MOF-C2-900具有优异的氧还原(ORR)和氧析出(OER)性能，同等条件下与商业化铂、钌、铱等贵金属催化剂相当。基于C-MOF-C2-900的一次锌-空气电池放电电压高于Pt/C基电池，基于C-MOF-C2-900的二次可充放电锌-空气电池性能亦优于Pt/C+RuO2，经过120小时、360次充放电循环后仍然没有衰减的迹象，具有非常高的稳定性。并且，上述锌-空气电池可有效驱动基于C-MOF-C2-900和Pt/C的电解水装置，展现了良好的应用前景。该工作可为电催化、金属-空气电池、电解水等新能源领域的新材料及装置研究提供借鉴和指导。

此论文是在张明道副教授团队的前期研究基础上(Chem. Sci., 2017,8, 7807-7814; J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 14883; Sol.Energy Mater Sol. Cells, 2018, 176, 318-323等)完成的。未来该团队还将在新能源的收集、转化、存储、产业化等方面继续开展研究。

此工作受到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、国家留学基金等项目的资助，并且得到了南京信息工程大学环境科学与工程优势学科、省重点实验室和协同创新中心的支持。

论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201705431/full

MOFs的螺旋结构图(a)；锌-空气电池的放电原理图(b)；点亮LED效果图(c)；充放电电压长效测试图(d)