钴基MOFs衍生中空纳米材料的设计合成及其电催化性能研究综述
摘要：
氢因为它的清洁、高效和可更新性，被视为一种具有吸引力的替代燃料。电化学水分解为可持续的能量转换和储存提供了一种很有前景的方法，析氧反应（OER）是电解水制氢和金属-空气电池的关键半反应，但是因为无法避免动力学过电位的问题，所以电解效率在OER过程中较低。目前最有效的OER催化剂是贵金属铱和钌的氧化物（IrO2和RuO2等），但其稀缺性和高成本性严重限制了其大规模应用。因此，亟需研发高效、低成本的非贵金属基OER电催化剂，以满足电化学能源转化与存储技术的迫切需要。近年来，钴基电催化剂，尤其是纳米结构钴基氧化物，由于其价格低廉、制备简单且性能可观而被广泛用作OER电催化剂。
关键词：电催化 析氧反应 钴基材料 中空纳米材料
1 引言
电解水是一种高效的可持续氢生成途径，被认为是未来可再生能源生产、储存和使用的有效方法。电解水由两个半反应组成，分别是阴极析氢Hydrogen evolution reaction（HER）和阳极析氧Oxygen evolution reaction（OER）。其中HER是两电子转移反应而OER是一个四电子-质子耦合反应，需要更高的能量（更高的过电位），使得析氧过电位远高于水的理论分解电压（1.23V）。OER催化剂用于促进电化学反应（涉及电荷转移反应）。它既可以在电极表面修饰，也可以作为电极本身。一般来说，OER电催化剂的主要作用是将反应物吸附在表面形成吸附中间体，从而促进电极与反应物之间的电荷转移[1-2]。
2 钴基MOFs衍生材料在电催化领域
传统的催化电极材料有：贵金属IrO2和RuO2等；过渡金属（氢）氧化物：Ni，Co等；金属硫化物：MoS2，WS2等，它们都具有良好的催化性能，其广泛应用于能源转换以及存储领域。近年来，科研工作者不断寻求各种非贵金属催化剂（如碳基催化剂、过渡金属催化剂，包括：硫化物、碳化物、氮化物、磷化物等）来替代贵金属催化剂。迄今，已报道的很多非贵金属催化剂在单一的电催化体系中，已表现出优异的电催化性能[3]。但目前电极材料仍存在的问题是：（1）催化剂不稳定；（2）活性中心不明确。为了解决上述问题，我们需要寻求高效、低成本的非贵金属基OER电催化剂并深入研究其活性中心。
2 .1 MOFs简介
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