金属-有机框架(MOFs)由于其较大的比表面积、可调节的孔隙率、周期性的活性位点和成分多样性，被广泛认为是电化学H₂O₂生产的有前景的催化剂。然而，由于其有限的电导率、受限的质量渗透率以及被有机配体或残留溶剂阻断的活性中心，电催化性能通常取决于其厚度。

因此，发展超薄二维MOFs，最大限度地暴露于不饱和金属位点并增强质量/电子输运是有效的策略。但是，电催化剂的原位重建，特别是对于金属节点和有机连接体之间配位键较弱的MOFs，阻碍了本征催化剂种类的鉴定和关键效应的机制研究。

此外，在碱性环境下MOFs的水解也不容忽视。尽管Fe/Co/Ni基MOFs在碱性OER过程中的重建现象，包括部分重建和完全重建，已经得到了广泛认可，但这在2e^-ORR中却很少被探讨。

近日，北京化工大学刘军枫和香港量子人工智能实验室郭正晓等重点研究了Ni₃(OH)₂(BDC)₂(H₂O)₄ (NiBDC，其中BDC代表1,4-苯二甲酸)用于催化2e^-ORR生产HO₂^- (碱性环境中H₂O₂脱质子为HO₂^-)。选择Ni基MOF是基于其优势特性，包括可调节的电子结构、对氧中间体的适中结合亲和力以及碱性条件下的稳定性。

通过优化Ni(OH)₂前驱体转化过程中的溶解-沉淀速率，成功制备出厚度范围广泛的NiBDC，包括超薄(utn-，6 nm)、薄(tn-，24 nm)、厚(tk-，90 nm)和块(b-，120 nm)状的NiBDC。所制备的NiBDC表现出与厚度相关的2e^-ORR性能，其中较薄的层状utn-NiBDC表现出更好的性能。

结合原位和离位表征，研究人员揭示了来自utn-NiBDC的表面部分重构BDC功能化Ni(OH)₂是2e^-ORR的真正活性物种。此外，通过Raman和ATR-FTIR光谱，结合理论模拟，确定了utn-NiBDC和超薄Ni(OH)₂上不同的速率确定步骤(RDS)，表明残余BDC功能化对提高质子相关步骤有显著影响，并为*OOH中间体提供适当的结合，从而确保提高2e^-ORR性能。

性能测试结果表明，utn-NiBDC在200 mA cm^-2工业电流密度下的HO₂^-生产速率为13.7 mol g_cat^-1 h^-1、流动池中HO₂^-选择性为92%、稳定运行超过100小时，表现出有优异的2e^-ORR性能。总的来说，该项工作强调了MOF在2e^-ORR过程中的重建起到的重要作用，所提到的合成策略和残余配体效应可以指导未来MOF预催化剂设计，提高大规模H₂O₂生产性能。

Residual ligand-functionalized ultrathin Ni(OH)₂ via reconstruction for high-rate HO₂^- electrosynthesis. Nature Communications, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-60467-0