电催化分解水是目前最有前景和最具环保性的能源转换技术之一，其中新型的、高效的、非贵金属基电催化剂的可控设计合成依旧是能源研究领域的难点。金属-有机框架 (MOF) 材料由于具有丰富的活性金属中心、可调控的孔道和多样的配位环境，是构建新型高效电催化剂的材料平台。但MOF材料固有的电绝缘性又使其在电催化领域的应用大大受限。二维层状导电MOF（conductive MOF），是由金属中心和六方的平面型有机配体（-OH, -SH, -NH₂）组成的有序多孔材料，其类石墨烯的层状结构有效的促进了电荷在结构中的快速迁移，表现出优异的氧化还原活性和高的导电性，是一类优异的导电MOF基催化材料设计平台。

近日，陕西师范大学翟全国教授、新南威尔士大学赵川教授在 Advanced Materials (影响因子：27.398) 上发表研究论文，提出了一种有前途的自下而上的晶格匹配合成策略，用于构建高度可控的、多级孔结构的导电MOF/氢氧化物 (cMOF/LDH) 异质纳米管阵列电极，展现出超高效的析氧反应 (OER) 活性。

本工作以多金属双层氢氧化物（CoNiFe-LDH）纳米线为内模板，选择配体尺寸与LDH晶格尺寸相近，且三个方向晶格参数完全匹配的导电MOF结构，通过晶格嫁接的方式，可控的构造出cMOF/LDH的异质界面。并在内模板LDH纳米线的持续消耗下，导电MOF沿着纳米线持续生长，实现了中孔尺寸从30 nm到110 nm的异质纳米管cMOF/LDH的可控合成。其独特的异质纳米管阵列结构，可控的中孔结构，以及cMOF和LDH双组分协同催化作用，显著改善了异质纳米管阵列的OER反应活性，分别在超低的电位216和227 mV下，电流密度即可达到50和100 mA cm^-2，Tafel斜率为34.1 mV dec^-1，是最好的MOF基非贵金属催化剂之一。而其大电流下的稳定性也使其有望成为可实际应用的电催化材料。除此之外，采用XPS、XAS等手段对该cMOF/LDH异质纳米管阵列电极的反应中间态，真实的催化活性物质以及催化反应机理进行了详细的研究。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是陕西师范大学王颖。

来源：X-MOL