开发具有成本效益和高性能的析氧反应（OER)）催化剂对于提高电化学转化装置的效率至关重要。遗憾的是，目前的研究很大程度上依赖于传统经验探索，忽略了电子结构和催化活性之间的内在联系，这阻碍了高效OER催化剂的合理设计。

近日，通过实验和理论研究，中国海洋大学黄明华教授，中科院青岛生物能源与过程研究所江河清研究员报道了一类过渡金属基MOFs材料不仅是非常有前途的碱性OER催化剂，而且是一个极好的研究电子结构和催化活性之间的基本关系的试验平台。

文章要点

1）研究人员通过对一系列取代的双金属Ni基MOFs（Ni-M-MOF，M=Fe，Co，Cu，Mn，Zn）的密度泛函理论（DFT）计算结果，建立了催化OER活性与d带中心或e_g之间的火山型关系。

2）催化活性的实验测量证实了理论预测的定量准确性。Ni-M-MOF催化活性大小顺序为NiFe-MOF>NiCo-MOF>NiCu-MOF>NiMn-MOF>NiZn-MOF。性能优良的NiFeMOF的最小过电位分别为215 mV和297 mV，电流密度分别达到10和500 mA cm⁻²，并且经过长期的测试，其活性衰减可以忽略不计。

3）电子-结构/催化活性关系具有一般性，可用于预测其他双金属Ni基金属氧化物的催化活性。

研究工作强调了由电子结构变化引起的催化活性优化的重要性。这为理解催化机理提供了新见解，为合理设计高效的MOF基OER催化剂提供了新的途径。

参考文献

Jian Zhou, et al, Discovery of Quantitative Electronic Structure-OER Activity Relationship in Metal-Organic Framework Electrocatalysts Using an Integrated Theoretical-Experimental Approach, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202102066

https://doi.org/10.1002/adfm.202102066.