我院王萃娟副教授团队在高水平国际学术期刊《Nano Research》（影响因子：9.6）上发表学术成果“Synergistic Regulation of Morphology and Electronic Coupling of Dual-Ligand NiFe MOF for Efficient Electrocatalysis in Multi-Electrolyte Water Splitting” ，学院2022级硕士研究生范姝妍为第一作者，学院王萃娟副教授为通讯作者。
1. 研究背景：当今，环境污染、能源紧缺等问题凸显，促使各国追求可持续发展。近年来，氢能源因优势成为理想能源载体，推动了制氢产业的高速发展。电化学水分解是高效制氢法，但其析氧反应（OER）机理复杂、动力学慢、过电位高，影响制氢效率，因此提高 OER 催化剂效率与耐久性至关重要。金属-有机框架材料（MOFs）作为一类重要的功能材料，是由金属位点与有机配体通过配位键连接而形成的具有有序晶体结构的化合物，其中Ni基MOF 凭借其出色的催化活性，成为了大量研究的改性基础。与此同时，将尿素，海水等非淡水电解质利用起来，提高催化剂的催化效率和稳定性，能够极大地拓宽电催化技术的应用场景，推动相关领域的技术革新，减少对淡水资源的依赖，降低环境污染，促进可持续发展。
2. 文章要点：本文通过合理的设计，对金属-有机框架材料（MOFs）进行结构的微观调控，实现了多电解质体系中高效电催OER反应，得到调控机理：纳米花结构的形成需要Ni位点和Fc配体共存，Fe位点的掺杂促进了三维晶体形态的发展。其中，双金属双配体MOF: NFBF（6:2）表现出优异的电催化性能（10 mA·cm-2, 210 mV）。Operando拉曼光谱和XAFS揭示了NFBF（6:2）在催化OER过程中的电子重构特征。DFT计算确定了Ni为NFBF（6:2）的催化活性位点，通过催化剂自身的电子耦合调节，实现电子的迁移和再分配，大大降低了反应能垒，加速了催化过程。综合探索表明，NFBF（6:2）不仅在多种多电解质条件下表现良好，而且催化机理保持了近乎一致，且可应用于全水分解。得到的全水分解体系（+）NFBF (6:2) | | NFBF(6:2)（-）在碱性淡水（1.40 V, 10 mA·cm-2）和海水（1.44 V, 10 mA·cm-2）电解槽中均具有显著的催化效果。这项工作强调了结构的微观调控及电子耦合在优化电催化性能中的关键作用，并为减轻环境污染的途径提供了新的见解。
3. 图文展示
图1. NFBF MOFs合成及应用示意图。
图2. 催化剂NFBF (6:2) 的(a–b) SEM, (c, i) TEM, 以及 (d-h) EDS mapping 图。
图3. 系列催化剂电催化OER性能测试及微观形貌调控机制。
图4.催化剂NFBF (6:2)中结构的基本表征（FTIR，XRD，Raman和XPS）及X射线吸收精细结构谱（X-ray Absorption Fine Structure）。
图5.催化剂NFBF (6:2)电子耦合机理示意图。
该研究得到了国家自然科学基金（No. 21401151）、中央高校基本科研业务费专项资金（No. 2682023ZTPY064）和四川省中医药管理局项目（No. Q115723S02001）的支持。
文章链接：https://www.sciopen.com/article/10.26599/NR.2025.94907305
