近日，永利6774app手机版官网青年教師高天與劉義教授團隊在國際權威學術期刊《Small》（中科院一區Top期刊）上發表題為“Terrace-Like 2D Hierarchically Porous Iron/Cobalt Metal–Organic Framework: Ambient Fast Synthesis and Efficient Oxygen Evolution Reaction Application”的學術研究論文。高天為第一作者與通訊作者，學生蔡豔為第二作者，許喚副教授和劉義教授為共同通訊作者，永利6774app手机版官网、煤轉化與新型炭材料湖北省重點實驗室為論文第一單位與第一通訊單位。

氫能的高效利用，是有效應對氣候變化、環境惡化與能源危機的關鍵舉措之一，在我國實現“雙碳”戰略過程中将起到重要作用。電解水制氫是綠色氫能的主要獲取方法之一，電催化析氧（OER）是電解水的關鍵過程與決速步。傳統OER電催化劑依賴Ir、Ru等貴金屬，其價格高昂、儲量稀缺，難以在工業上大規模應用。同時，常規OER電催化劑制備方法，往往依賴高溫高壓條件，如水熱法、溶解熱法、高溫煅燒法等，其能耗高、設備要求高、制備條件苛刻，給工業生産帶來較大負擔。因此，亟需開發出非貴金屬基OER催化劑的常溫常壓高效制備方法。

我院青年教師高天與劉義教授團隊，基于配位化學理論，設計出一種高效、低能耗、低成本的非貴金屬基OER電催化劑制備方法。在常溫常壓條件下，僅需1小時的簡單攪拌，即可制備出Fe/Co雙金屬‒二維有機框架OER電催化劑（TFC-MOF），該方法同時實現了高達克量級的規模化制備，為OER電催化劑的大規模産業化應用奠定了堅實基礎。

圖1 TFC-MOF的合成與結構示意圖

圖2 梯田狀TFC-MOF結構特征及其對電催化反應影響的示意圖

該合成體系中，鐵、钴離子與均苯三甲酸上羧基發生高效配位反應，在水平方向上生長為層狀結構，形成二維有機框架複合物TFC-MOF。經SEM、TEM、XRD等結構表征發現，TFC-MOF為獨特的具有豐富介孔的梯田狀結構。該結構特征增大了材料比表面積，豐富了電催化活性位點，降低了OER的吸附位阻，提升了傳質與傳電效率，進而加快OER四電子傳遞動力學過程。在堿性溶液中，TFC-MOF表現出優異的OER電催化性能，在電流密度為10 mA cm^-2下過電位為255 mV，塔菲爾斜率為49.9 mV dec^-1。文章進而詳細探究了TFC-MOF的形成過程、結構特征與表面性質，探究結構與催化性質間的關系，揭示其催化機制。

總之，該工作基于有機配位反應原理，在常溫常壓條件下，不依賴任何昂貴儀器，快速且大量地制備出介孔層狀TFC-MOF。該體系大大降低了OER電催化劑的制備成本與能耗，為非貴金屬基OER電催化劑的簡單、高效、環保的制備方法開辟新思路，并将有效促進OER電催化劑的規模化生産與應用。

上述工作得到了湖北省人才計劃（2021）、湖北省教育廳（B2021014）、煤轉化重點實驗室（WKDM202110）的大力支持。

論文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202207735