中山大学李光琴教授课题组综述：二维金属有机框架材料碱性电解水制氢进展

随着人口增长和人类社会的发展，不可再生能源的日益枯竭，引发了严峻的气候变化和环境危机。碱性电解水制氢是获得绿色氢气来源、有效调节能源结构的重要手段，但是低效率和高成本限制了其市场发展。自1990年代金属有机框架材料（MOF）被发现以来，其在各个领域得到了广泛应用，其中二维MOF由于独特的电子结构和物理化学性质受到了密切关注，被视为下一代电解水催化剂的优异候选者。当下，随着全球碳中和步伐的加快，对发展绿色氢能源的强烈需求，二维MOF材料快速发展，在电解水制氢领域迎来了前所未有的机遇和挑战。

近年来二维MOF材料在碱性电解水制氢领域得到了迅猛发展，目前已经可以实现安倍级大电流的高效快速产氢。近日，中山大学化学学院李光琴课题组在SCIENCE CHINA Chemistry杂志上发表了题为“Recent advances of two-dimensional metal-organic frameworks in alkaline electrolysis water for hydrogen production”的综述文章，详细介绍了近年来二维MOF材料在碱性电解水制氢领域内的研究进程和最新进展。

在该文中，作者详细讨论了电解水产氢的基本原理，并着重介绍了二维MOF材料在碱性电解水制氢中的进展，对二维MOF材料及其衍生材料的结构设计策略、独特性质和应用于碱性电解水制氢的优势做了详细说明。根据MOF材料的结构特性，对于本征MOF材料而言，可以从以下四点进行着手：（1）配体设计；（2）金属节点调控；（3）界面工程；（4）主客体效应。对于MOF衍生材料，可以从衍生条件、共退火策略、多策略协同等方面进行结构优化，从而实现高效稳定电解水制氢，并对其工作原理、最新进展、代表性工作及其优缺点做了详细阐述。但二维MOF材料在碱性电解水制氢也存在着一些问题需要解决，如结构稳定性不足、催化机理不明确、测试表征不统一、价格需要进一步控制等。基于此，作者指出，随着二维MOF材料的不断发展及原位表征技术的持续更新，具有高稳定性、高催化效率的二维MOF材料在电解水制氢技术上将会得到进一步发展和应用。

详见：Peisen Liao, Jiawei Kang, Yicheng Zhong, Runan Xiang, Shihan Wang, Suisheng Li, Xianlong Liu & Guangqin Li. Recent advances of two-dimensional metal-organic frameworks in alkaline electrolysis water for hydrogen production. Sci. China Chem. 2023, https://doi.org/10.1007/s11426-022-1545-0.

扫描二维码或点击左下角“阅读原文”可查阅全文。

【通讯作者简介】

李光琴 博士生导师、国家海外高层次人才、广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队带头人。2014年获得日本京都大学博士学位，同年进入日本京都大学理学院工作，任JSPS研究员；2016年3月入选国家“海外高层次人才”青年项目，加入中山大学化学学院。长期从事多孔复合材料的制备及其在制氢、储氢、加氢等物理化学性能研究。

【扩展阅读】