在过去的二十年里，金属有机骨架（MOFs）引起了科学界的极大关注。由于其巨大的表面积、高孔隙率以及对其化学、电子和光物理性质的网状控制范围，MOFs经常被用于各种应用，如气体吸附、气体分离、催化、传感、和人工光合作用。近年来，MOFs还显示出在电催化能源相关方案中的巨大潜力。
近日，以色列本·古里安大学Idan Hod报道了在固体电催化剂上覆盖一层非催化MOF膜，可以在不改变活性中心性质的情况下，在分子水平上系统地调节其催化性能。
文章要点
1）作为概念验证，在用于CO2还原的Ag电催化剂上组装了一层薄薄的UIO-66 MOF。研究发现，MOF覆盖层的存在大大提高了该体系对CO生成的电催化活性和选择性。
2）优异的电催化性能得益于三个关键机制：i）MOF作为多孔膜，减弱了反应物向催化表面的传质，在活性中心附近产生局部浓度梯度，从而调节了催化反应；ii）通过MOF节点的悬挂Brønsted酸性基团在催化剂-MOF界面引入的第二球相互作用稳定了反应性*COO-中间体；iii）质子的静电离子门控：通过固定正电荷基团对MOF孔进行功能化，可以控制H+向催化位点的输送，从而提高电催化选择性。
3）所提出的概念原则上可以扩展到任何给定的质子耦合电子转移（PCET）反应，从而为设计和操作高效的多相电催化体系提供了一个新的、通用的工具包。
参考文献
Subhabrata Mukhopadhyay, et al, Assembly of a Metal-Organic Framework Membrane on Solid Electrocatalyst: Introducing Molecular-Level Control Over Heterogeneous CO2 Reduction, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202102320
https://doi.org/10.1002/anie.202102320
