Chem. Sci.: Ni-MOF长效析氧创新解决方案

在全球环境与能源危机的双重压力下，发展可替代化石燃料的高效能源转换技术已成为当务之急。析氧反应 (OER) 作为水电解、CO₂还原、氮还原等多个重要电化学过程的关键半反应，其反应动力学缓慢导致的过高过电位，已成为制约相关能源转换效率的核心瓶颈。

镍基金属有机骨架 (Ni-MOFs) 因其独特的结构优势被视为极具潜力的 OER 电催化剂。然而，Ni-MOFs 在 OER 中普遍会发生不可逆结构重构，转化为羟基氧化镍 (NiOOH)。目前对如何维持重构后材料高催化活性的内在机制仍缺乏深入理解。

近日，东北师范大学朱广山/景晓飞/崔凤超团队选取具有开放金属位点的 Ni-BPM（BPM = 4,4'-二羟基联苯-3,3'-二羧酸）作为电催化剂，通过晶格匹配模板法在泡沫镍 (NF) 基底上构筑了有序阵列电极 (Ni-BPM/NF) 用于长效析氧。

Ni-BPM 与 γ-NiOOH 的晶格参数呈现高度匹配特性：Ni-Ni 原子间距偏差 <2%，Ni-O 键长差异 <0.05 Å，这种独特的结构兼容性促使 Ni-BPM 在 OER 过程中发生可逆重构，生成高活性 γ-NiOOH 催化相。研究发现，具有可逆重构特性的 MOFs 能够有效避免结构坍塌，维持 OER 长效稳定活性，为解决活性与稳定性之间的矛盾提供了创新性解决方案。

通过选用 Ni-BPM 作为前驱体电催化剂，成功实现了 MOFs 在 OER 过程中向活性 γ-NiOOH 相的可逆表面重构。采用晶格匹配牺牲模板法定向制备的 Ni-BPM/NF-24h 电极表现出持续增强的催化活性，仅需要 218 mV 的过电位就可以达到 10 mA cm⁻² 电流密度，超过了大多数单一镍基电催化剂。这种性能提升源于活化过程中 Ni-BPM 的可逆自重构行为，形成的 γ-NiOOH/Ni-BPM 异质结构显著促进了 OER 过程。

研究结论为设计高效稳定的 OER 电催化剂提供了新思路，特别是在动态表面重构调控和异质界面工程方面具有一定的指导意义。该成果以“

Reversible surface reconstruction of metal–organic frameworks for durable oxygen evolution reaction

• Reversible surface reconstruction of metal–organic frameworks for durable oxygen evolution reaction

  Shulin Li, Zhaoxin Zhou, Jiahui Li, Yang Xiao, Ye Yuan, He Zhu, Fengchao Cui,* Xiaofei Jing* and Guangshan Zhu*
  

  Chem. Sci., 2025,16, 12568–12576
  https://doi.org/10.1039/D5SC02536B

(来源：东北师大 版权属原作者 谨致谢意）