南开大学师唯课题组报道了一种基于独特笼结构的金属-有机框架Ni-NKU-101，并通过金属掺杂的方法合成了一系列同构的双金属中心金属-有机框架，研究了它们在电催化析氢反应中的催化活性。其中，Cu掺杂的金属-有机框架在酸性电解液中表现出良好的电催化析氢活性与稳定性。
金属-有机框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）具有丰富的多孔结构、均匀的孔径分布和高的比表面积等优点。基于金属离子与配体的多样性，可以选择特定的金属中心与含有特定有机官能团的配体，设计并合成具有预期结构和催化活性中心的MOFs并应用于电催化相关的研究。 为了提升MOFs的电催化活性，引入双金属活性位点是一种行之有效的策略，因为不同金属中心之间的协同效应可以调节金属中心的电子状态，达到优化催化性能的目的。目前对于双金属中心MOF电催化剂的研究主要集中在Ni-Fe MOFs，但是该类催化剂通常只在碱性电解液中表现出HER催化活性，而能够在酸性电解液中使用的双金属中心MOF基电催化剂目前仍鲜有报道。 得益于羧酸基团多样的桥联及螯合配位模式，有机芳香羧酸配体在MOF的设计与合成中得到了广泛的应用。其中，具有四个羧酸基团的3,3’,5,5’-联苯四甲酸作为配体可显著提升金属中心-配位基团比率，有效提高MOF基催化剂金属活性位点的密度，并提升MOF的框架稳定性，因此得到了广泛地研究。 基于上述考虑，南开大学师唯课题组选用该配体，合成了基于独特笼结构的金属-有机框架Ni-NKU-101。该金属-有机框架是由两种不同的镍簇结构单元通过4连接的bptc4-基团相连构成的基于12.4 Å与19.3 Å两种孔径笼状结构的一种新MOF。他们通过金属掺杂的方法合成了一系列同构的双金属中心催化剂MxNi1-x-NKU-101（M = Mn, Co, Cu, Zn）并研究了它们的电催化HER性能。其中，Cu掺杂的金属-有机框架在酸性电解液中表现出了最佳的HER催化活性，并具有良好的催化稳定性。 该文还对Cu掺杂催化剂中Cu-Ni双金属中心的协同作用对HER催化活性的影响进行了深入讨论，为在酸性电解质中具有HER电催化活性的双金属中心催化剂的设计与合成提供了新思路。 论文信息 Bimetallic Cage-Based Metal–Organic Frameworks for Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction with Enhanced Activity Rui-Zhe Zhang, Le-Le Lu, Zhong-Hang Chen, Xiaoping Zhang, Bo-Yuan Wu, Prof. Wei Shi, Prof. Peng Cheng Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202200401
