金属有机框架（MOFs）气凝胶的研究相对较少，主要受到合成方法有限的制约。
2025年2月7日，香港城市大学楼雄文教授团队在Angewandte Chemie International Edition期刊发表题为《Oxygen-Coordination Single-Atom Nickel catalysts Derived from Water-Induced Metal-Organic Framework Aerogel for Efficient Water Oxidation》的研究论文，Jiawei Zhu为论文第一作者，楼雄文教授为论文通讯作者。
在本文中，作者展示了MOF粉末向MOF气凝胶的水诱导快速转化过程，其中宏观转变基本上是由于微观组成单元的重新组装和形态结构的快速改变。
衍生的催化剂在酸浸出过程留下的大量空穴，导致伴随碳边缘上O配位单原子Ni位点的高度富集。因此，这种催化剂在碱性介质中对析氧反应（OER）表现出优异的催化活性，只需要279 mV的低过电位就可以驱动10 mA cm-2的基准电流密度。
密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示了与内部O配位位点和传统N配位位点相比，边缘富集的O配位单原子Ni位点上的OER能垒降低，这主要归因于独特的O配位结构和协同边缘效应对活性Ni中心电子结构的优化作用。
图1：MOF气凝胶的合成与形成机制
图2：电化学性能测试
图3：理论计算与催化机制
综上，作者通过水诱导的快速转化过程，成功制备了富含氧配位单原子镍位点的缺陷碳带（a-Ni/DCBs），并系统研究了其形成机制。
该催化剂在碱性介质中展现出优异的OER催化性能，主要归因于丰富的空穴、高暴露的活性位点以及优化的电子结构。
其优异的稳定性和反应动力学使其在实际应用中具有巨大潜力。未来的研究可以进一步探索这种催化剂在其他电化学反应中的应用，并开发更多基于纯MOF的功能材料。
Jiawei Zhu, Jia-Wei Zhao, Deyan Luan, Xiong-Wen (David) Lou. Oxygen-Coordinated Single-Atom Nickel Catalysts Derived from Water-Induced Metal-Organic Framework Aerogel for Efficient Water Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed. (2025).
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