兰州大学唐瑜、徐彩玲/华中科技大学王春栋JACS：多中心电子相互作用驱动MOFs高效阴离子交换膜水电解催化剂设计

背景：在全球“双碳”战略和能源结构转型推动下，利用可再生能源电解水制备绿氢是实现碳中和的重要途径。阴离子交换膜水电解（AEMWE）兼具成本低和高电流密度优势，但其阳极析氧反应（OER）动力学缓慢，亟需开发高效催化剂。NiFe基催化剂潜力巨大，但其金属有机框架（MOFs）前驱体需原位重构为NiFeOOH活性相，如何促进重构、优化电子结构是关键，而多金属协同作用机制尚不明确。研究目的：本研究旨在通过多金属中心电子相互作用调控策略，引入Ce和Ru协同构建多级电子传输网络，加速NiFe-MOFs向高活性NiFeOOH相的原位重构，从而提升OER性能和AEMWE效率。结论：研究团队在泡沫镍上原位构筑Ce,Ru-NiFe-MOF，Ce和Ru诱导形成三维纳米线微球结构，并通过Ni-Fe-Ce-Ru多级电子耦合加速表面重构。原位表征证实，Ce,Ru共掺杂构建了氧桥接的3d-4d-4f多中心轨道耦合，有效提升Ni/Fe氧化态、优化电荷转移和中间体吸附能，最终显著降低OER过电位并提升稳定性。组装的AEMWE器件在大电流密度下表现优异，证明了该催化剂具有良好的工业应用潜力，为高性能AEMWE催化剂设计提供了新理论依据。