电化学器件作为可再生能源和清洁能源系统，在未来的可持续发展中展现出巨大的潜力。然而，设计良好和高效的电催化剂是阻碍其实际应用的技术难题。金属有机骨架(MOFs)衍生的电催化剂具有结构可调、活性高的特点，并且近年来受到了广泛的研究。

有鉴于此，南开大学焦丽芳教授等人，综述了近年来MOFs衍生碳基单原子(SAs)和金属纳米颗粒(NPs)催化剂在与能源有关的电催化方面的最新进展。

本文要点

1）重点讨论了合成策略、配位环境、形态和组成等因素对催化活性的影响。此外，综述了SAs和金属NPs催化剂在电催化(析氢反应、析氧反应、氧还原反应、二氧化碳还原反应、氮还原反应)中的应用。最后，提出了MOFs衍生碳基金属电催化剂目前面临的一些挑战和展望。

2）高效电催化的构建对能源储存和转化技术的发展具有重要的促进作用。MOFs是一种由金属离子和有机配体组成的新型多孔材料，近年来被选择作为设计碳基催化剂的平台。在高温热解过程中，有机连接体可转化为多孔的杂原子掺杂碳，金属节点可转化为分散良好的SAs、金属NPs或嵌入杂原子掺杂碳基体的金属复合材料。MOF衍生的碳基SA和金属NP在复杂的催化反应中可能发生聚集或浸出，可能会降低催化活性。因此，后续研究应开发出更简便有效的方法来增强金属原子与载体之间的相互作用，从而通过形态控制和结构工程来提高耐久性。

3）为了在工业水平上生产MOFs衍生的碳基SAs和金属NPs材料，开发低成本且制备简单的MOF非常重要。目前，这些MOFs衍生的碳基SAs或金属NPs材料通常是在高温条件下制备的，这是材料制备的苛刻条件。因此，在碳化过程中，MOFs的收率非常低，其固有的孔结构崩溃，远远不能满足实际应用的需求。为了提高MOFs衍生的碳基金属催化剂的产率，必须开发更简便的方法来合成具有高产率和精细形态的MOFs衍生碳基金属催化剂势在必行。MOFs衍生的碳基金属催化剂有很多报道，但主要集中在几种典型的MOFs上，如ZIF-8、ZIF-67、PBA和UiO-66-NH₂。更多的努力应该致力于探索其他MOFs前体。为了全面了解实际的催化位点和反应机理，理论计算和operando测量是目前迫切需要的有力工具。

参考文献：

Tongzhou Wang et al. MOFs‐Derived Carbon‐Based Metal Catalysts for Energy‐Related Electrocatalysis. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202004398

https://doi.org/10.1002/smll.202004398