唯一通讯单位!江西师范大学曹黎明/「国家高层次人才」何纯挺,最新Nature子刊!
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2026-07-18 08:30
文章摘要
背景:析氧反应(OER)是水电解等能源转换体系的关键阳极反应,传统过渡金属催化剂存在成本高、资源稀缺等问题,而金属-free催化剂受限于非金属与含氧中间体之间较弱的p-p轨道耦合,难以兼顾性能。研究目的:本研究旨在通过分子级结构调控,在全有机共价有机框架(COF)中引入羟基,构筑非对称双活性位点,以打破传统OER路径(如AEM、LOM、OPM)的限制,提升金属-free电催化剂的性能并阐明其p轨道调控机制。结论:研究成功合成了苯并噁唑连接的COF(MEC-T),通过羟基工程实现了非对称Ca+Cb双活性位点。该催化剂在10 mA·cm⁻²下过电位仅277.7 mV,在1.0 A·cm⁻²下过电位364.3 mV,并表现出超过200小时的稳定性。实验和计算表明,该催化剂遵循一种全新的非对称氧化物路径机制(AOPM),其中*OH对邻近*O发生分子内亲核偶联形成*OOH,显著降低反应能垒。该工作拓展了全有机电催化剂析氧路径的多样性,为金属-free固体催化剂设计提供了新视角。
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