电化学水分解在能量转换和储存方面极具吸引力和应用前景。析氧反应（OER）是电驱动水分解的关键半反应，由于涉及四个质子和四个电子的转移，是一个缓慢的过程。因此，开发低成本且稳定的OER电催化剂对于提高水分解效率具有重要意义。得益于高比表面积，丰富的孔结构，多样的组成和明确的金属活性中心等优点，金属有机骨架（MOF）及其衍生物已被广泛用作OER电催化剂。
有鉴于此，大连理工大学孙立成院士，李斐教授综述了用于OER电解的MOF及其衍生物的最新进展，突出了MOF基材料的设计原理，合成方法和性能。此外，还讨论了MOF及其衍生物与OER的结构-性能关系，为合理开发高效的OER电催化剂提供了宝贵的见解。
文章要点
1）为全面阐明结构与性能的关系，作者将MOF基OER电催化剂分为两类：MOF基粉末电催化剂（包括超薄MOF作为有效的电催化剂，以及结构定制的块状MOF作为有效的电催化剂）和MOF基自负载电催化剂（包括直接生长在导电衬底上的MOF电催化剂和以金属(碳酸盐)氢氧化物修饰导电衬底为模板的MOF电催化剂）。总结了这些材料的电化学性质及其基于多种分析方法的表征，如X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线吸收光谱(XAS)和密度泛函理论(DFT)模拟等。
2）除了直接使用MOF作为OER电催化剂外，MOF衍生物也显示出良好的OER活性。MOF衍生物的种类主要包括金属化合物-MOF杂化复合材料、MOF衍生金属氧化物/氮化物/磷化物/硫化物/硒化物以及过渡金属修饰多孔炭。一般来说，这些衍生物大多继承了其前驱体的初始形态，表现出较高的比表面积和孔隙率。作者总结了这些衍生物的OER电催化性能。
3）作者最后指出，尽管MOF基OER电催化已经取得了巨大的研究进展，但为了开发具有更高效能量转换材料，仍有一些关键问题和挑战需要解决：i）新的MOF设计策略以扩大MOF的应用范围；ii）MOF的固有电导率；iii）尚无法彻底阐明MOF对OER的催化机理，因此利用in situ/operando表征技术来研究OER过程中涉及的主要中间体至关重要；iv）在近中性条件下实现高效、稳定的MOF对OER的优异电催化性能具有重要意义，但仍是一个巨大的挑战。对于MOF衍生物，则需要解决以下几个方面的问题：i）探索其他高效的MOF作为前驱体/模板，以扩大MOF衍生物的多样性；ii）降低MOF衍生物的制备温度；iii）开发MOF衍生的OER单原子催化剂。
参考文献
Jian Du, et al, Metal–organic frameworks and their derivatives as electrocatalysts for the oxygen evolution reaction, Chem. Soc. Rev., 2021
DOI: 10.1039/D0CS01191F
https://doi.org/10.1039/D0CS01191F
