研究背景

电催化是储能与转化的核心技术，MOF 因结构可定制、孔隙可调等优势成为明星电催化材料，但电催化过程中 MOF 易因结构不稳定发生不可逆重构，直接影响催化活性与稳定性，厘清重构机制、建立构效关系是领域核心研究方向。

图文解析

图 4 不同电位下连续测试 1 小时后 ZIF-67 的扫描电镜、透射电镜及结构演变示意图a–e. 不同电位测试后 ZIF-67 扫描电镜图；f–j. 对应透射电镜图；k–o. 边缘区域高分辨透射电镜图；p–t. 中心区域高分辨透射电镜图；u. 计时测试后电催化剂结构演变示意图

图 5 全氟磺酸调控碱性水解过程示意图a. Co-MOF 与全氟磺酸修饰 Co-MOF 的碱性水解过程；b. 全氟磺酸化学结构及与碱金属离子相互作用示意图

图 6 高密度原子缺陷铁基金属有机框架电催化剂合成示意图

图 7 镍基 MOF 预催化剂活性相可编程重构示意图a. 镍基 MOF 预催化剂活性相可编程重构策略；b,c. 不同电位原位拉曼光谱；d. 原位微分电化学质谱图

图 8 PMo₁₂@MOF-74 合成及电催化甘油氧化示意图a. PMo₁₂@MOF-74 合成路径；b–h. CuO@ZIF-Co (g) 相关表征图

图 9 CeO₂加速 CoOOH 电催化动力学示意图a. CeO₂加速 CoOOH 电催化动力学机理；b–e. 不同电位下原位电化学阻抗谱；f–i. 不同电位下奈奎斯特图；j,k. 原位电化学红外光谱

图 10 还原反应中金属有机框架重构示意图

图 11 镍基 MOF 电催化重构及过氧化氢合成机理示意图a. P-Ni MOF/POM 制备；b–i. 原位表征及机理图

图 12 二维镍基金属有机框架合成及电催化性能图a. 超薄 NiBDC 合成；b–e. 原位拉曼、红外光谱；f. 二维 MOF 纳米片制备

图 13 铁 - 氰基纳米片制备及电催化还原示意图a. Fe - 氰基纳米颗粒合成；b. Fe - 氰基纳米片制备；c,d. CuₓCoᵧ-DHTA 合成及电催化机理

图 14 CuPc、HKUST-1、[Cu (cyclam)] Cl₂电催化 CO₂还原性能及原位表征图a–c. 分子结构；d–i. 原位 X 射线吸收光谱；j–n. S-HKUST-1 合成及表征

图 15 Pd 掺杂调控 Cu-MOF 重构策略示意图a. Pd-CuBTC 催化剂重构调控；b–g. 原位表征图

图 16 Cu₃(HITP)₂基电催化剂合成及重构示意图a. 合成及重构；b–p. 表征图

图 17 ZIF-67、Co₃(HHTP)₂电催化重构原位表征图a–k. 原位拉曼、电化学阻抗、红外光谱

图 18 Fe - 氰基、Cu-Co 基电催化剂合成及机理图a,b. Fe - 氰基材料合成；c,d. Cu-Co 基材料合成及电催化机理

图 19 金属有机框架电催化研究核心挑战与未来方向

文章总结

本文聚焦 MOF 电催化重构这一核心科学问题，系统阐明重构的三大驱动因素（极端电解液、异质结界面、外施电位）、两种程度（部分重构、完全重构）及产物关键结构特征（活性位点暴露、电子结构可调、导电性提升、异质结协同、残留配体增效）。分类解析了氧化、还原、C-N 偶联等电催化反应中的重构行为与构效关系，归纳配体设计、缺陷工程、外场调控等重构调控策略。最后指出，MOF 重构从 “性能缺陷” 转变为 “性能优化契机”，未来需攻克高稳定 MOF 构建、重构过程动态追踪、精准调控、理论模型建立四大挑战，为设计高效、稳定的 MOF 基电催化剂提供系统理论指导。

文章来源：公众号【架见】