对于与无碳能量存储和转化相关的许多应用，水分解是最重要的过程之一。与质子还原相比，水氧化（WO）或析氧反应（OER）是更复杂的转化，因此，其仍然被认为是水分解中最具挑战性的步骤。实际上，OER对于成功地从水中产生氧气以及其他应用（例如再生燃料电池和可充电金属空气电池）至关重要。

近日，西班牙阿尔梅里亚大学Pascual Oña-Burgos报道了以分子间键紧密相连的层状双核为基础，合成了一种新型的钴金属有机骨架（2D-Co-MOF）。

文章要点

1）该三维结构通过纳米薄片上不稳定的吡啶配体之间的π−π堆积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，产生材料的分层，其中单独的双纳米片保持其结构。同时，用吡啶溶剂热处理可以恢复原始的3D层状结构，使材料在分层−柱化过程中表现出“记忆效应”。

2）2D Co-MOF@Nafion修饰的石墨电极在水溶液中的电化学活化改善了膜上的离子迁移和电子转移，从而促进了析氧反应（OER）电催化活性钴物种的形成。经活化的2D-Co-MOF@Nafion复合材料在中性pH条件下表现出优异的OER电催化性能，TOF值为0.034 s⁻¹，过电位为40 0 mV，稳健性优于同类条件下报道的同类电催化剂。

3）一方面，分层纳米片的特殊拓扑结构，具有相当远的钴中心，排除了同一片的电催化活性中心之间的直接耦合。另一方面，在电化学活化阶段，膜上离子迁移的增加排除了活性钴中心之间的片间耦合，这种情况会损害电解质的渗透。总之，O−O键形成的最合理机制是水对单个Co(IV)−氧基或Co(Ⅲ)−氧基中心的亲核攻击。其高电化学效率表明，含氮的芳香赤道配体的存在促进了水的亲核攻击，就像高效的钴卟啉一样。

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

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c08882