水分解是与无碳能量存储和转化相关的许多应用的最重要的过程之一。近日，西班牙瓦伦西亚理工大学Pascual Oña-Burgos等报道了一种新的基于通过分子间键牢固连接的定义明确的分层双核的钴金属有机框架（2D-Co-MOF），并研究了其中性介质中的电催化水氧化性能。
本文要点：
1）2D-Co-MOF的3D结构通过纳米片不稳定的吡啶配体之间的π–π堆叠相互作用保持在一起。在水溶液中，轴向吡啶配体被水分子交换，生成层状材料，而单个双纳米片的结构依然保留。有趣的是，最初的3D分层结构可以通过使用吡啶的溶剂热过程来恢复，因此该材料在脱层-成层过程中显示出“记忆效应”。
2）水溶液中2D-Co-MOF@Nafion修饰的石墨电极的电化学活化改善了离子迁移和电子在整个膜上的转移，并促进了析氧反应（OER）的电催化活性钴物质的形成。实验表明，活化的2D-Co-MOF@Nafion复合材料在中性pH值下表现出出色的电催化OER性能，TOF值（在400 mV的过电势下为0.034 s-1）和稳定性优于在相同条件下的类似电催化剂。
3）具有较远的钴中心的脱层纳米片的特定拓扑结构消除了同一片电催化活性中心之间的直接耦合；此外，电化学活化阶段跨膜的离子迁移的增加排除了活性钴中心之间的片间偶联是高OER性能的原因。O-O键形成的最合理机制是水对单个Co（IV）-oxo或Co（III）-oxyl中心的亲核攻击。其高的电化学效率表明，与高效钴卟啉一样，含氮芳族赤道配体的存在促进了水的亲核攻击。
Silvia Gutiérrez-Tarriño, et al. Cobalt Metal–Organic Framework Based on Layered Double Nanosheets for Enhanced Electrocatalytic Water Oxidation in Neutral Media. J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c08882
