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浓厚的科创氛围浸润和导师的悉心指导下,我院学子积极参与各类科研项目,勇攀科学高峰,涌现出一批优秀成果。本系列将陆续展示这些闪耀着智慧与汗水的科创故事。本期聚焦化工专业2022级本科生林成珅等同学及其团队在新型金属-Salen基MOF材料电催化领域取得的重要突破。

电催化是清洁能源转换领域极具前景的技术,而开发先进的电催化剂是推动该技术发展的关键。在这方面,将金属活性物种引入金属有机框架(MOFs)的有机连接体中,可制备出性能优异的单金属位点电催化剂。本研究开发了一种新型金属-Salen基MOF材料,该材料由螺旋状Zn (II)-吡唑(Zn₆(pyz)₁₂)次级结构单元与金属- Salen配体以罕见的不完全连接形式自组装而成。相较于卟啉或酞菁类MOF材料的闭环四齿 MN₄结构,该MOF配体中的开环四齿 MN₂O₂配位结构能够为反应物的吸附与活化提供更大的几何空间。此外,Salen配体强大的螯合作用比双齿联吡啶配体更能有效稳定金属中心。在电催化析氧反应(OER)性能测试中,与缺乏金属配位点的BUT-55吡唑型MOF材料相比,所制备的 Ni-Salen MOF表现出更优异的催化性能。通过部分替换Ni为Fe构建的Ni/Fe-Salen MOF,不仅其析氧反应活性优于商用二氧化钌(RuO₂),还实现了良好电催化稳定性。密度泛函理论(DFT)计算结果表明,两种金属- Salen MOF 催化剂在析氧反应中的速率决定步骤存在差异,而Ni/Fe-Salen MOF具有更低的反应能垒。
本研究率先将金属-Salen基MOF 材料应用于电催化领域,凸显了金属-Salen基MOF 电催化剂所具备的强螯合配位作用和可及性开放金属位点的优势,为设计具有电催化性能的 MOF材料提供了新的思路。相关成果发表于中科院一区期刊上(Journal of Colloid and Interface Science 2025,700,138425),以上研究受到国创项目《吡唑型金属-salen基手性MOFs不对称催化》指导老师储明明/李以名)的资助。