《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）创刊于2011年，该杂志从材料的角度关注能源的研究，涉及广泛的研究范围，涵盖与能源相关的研究，包括光伏，电池，超级电容器，燃料电池，氢能技术，热电，光催化，太阳能技术，磁致冷和压电材料等领域。

能源一直是非常热门的话题之一，《先进能源材料》作为能源领域的顶尖杂志之一，一直以来都在报道能源材料领域最前沿的研究热点，产生了重要的影响力，其影响因子高达25.245。在3月10日，《先进能源材料》在线连续刊发了4篇催化领域相关的文章，包括综述、研究性论文。

氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)相关的电催化过程在绿色能源相关技术中发挥着核心作用。合理制备高性能的氧电催化剂是开发相关的能源设备的关键，如燃料电池和可充电金属空气电池。近年来，金属有机框架(MOFs)基材料作为非贵金属氧电催化剂，由于其成分和微观结构的可调性而受到了广泛的关注。研究人员开发了各种方法来制备MOF基电催化剂并调节其活性位点，如异质金属掺杂、缺陷工程、形貌调整、异质结构构建。

吉林师范大学的李海波、冯明、华南师范大学的王新、滑铁卢大学陈忠伟院士等人从活性位点的调制策略入手，综述了近年来MOF基电催化剂的研究进展。讨论了用于合成各种MOF基氧电催化剂的合成方法，随后讨论了提高其性能所需的潜在理论机制，最后讨论了一些目前存在的阻碍其实际应用的挑战，并展望了其未来的发展前景。

图1-1 典型的MOFs的合成及其衍生物的构型

图1-2 基于MOF的氧电催化剂活性位点调控策略，包括原始MOF和MOF衍生物

Modulating Metal–Organic Frameworks as Advanced Oxygen Electrocatalysts

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003291

发展碱性聚合物电解质燃料电池和碱性水电解技术，需要使用非贵金属催化剂加快氢氧化反应(HOR)和析氢反应(HER)。

暨南大学的孟辉、金彦烁、西安大略大学的孙学良院士等人报道了一种相分离的Mo–Ni合金，由Mo金属和嵌入Ni金属纳米颗粒组成，命名为PS-MoNi。PS-MoNi具有良好的氢电极活性，具有较高的交换电流密度(-4.883 mA cm^-2)，与已知的非贵金属催化剂的最高交换电流密度相当。而且，非晶态相分离的Mo-Ni合金比金属间化合物Mo-Ni合金(IC-MoNi)具有更好的结构和电化学稳定性。XANES及DFT计算共同表明，PS-MoNi中电子从Mo转移至Ni，优化了Mo表面的*H吸附自由能，即通过嵌入金属Ni纳米粒子对金属Mo进行电荷密度调控，可以促进HOR和HER性能。

图2-1 局部结构分析

图2-2 析氢活性

图2-3 氢氧化活性

Phase‐Separated Mo–Ni Alloy for Hydrogen Oxidation and Evolution Reactions with High Activity and Enhanced Stability

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003511

作为纳米晶体催化剂和单原子催化剂之间的桥梁，由于量子效应以及合成条件苛刻，亚纳米尺度材料一直以来难以被用于催化反应。

清华大学的王训等人首先在硫化铜成核阶段引入多金属氧酸盐(POM)团簇，通过共价共组装的形式，成功合成了亚1 nm Cu₉S₅纳米线，其排列结构类似于在聚合物领域的A-B-A-B型共聚合构型，其中“A”和“B”分别代表Cu₉S₅单晶胞和POM团簇。多种结构表征进一步证实了Cu₉S₅纳米线存在single‐unit‐cell结构。因此，每个Cu₉S₅晶胞都可以独立作为一个活性位点。在电还原CO₂过程中，与纳米晶Cu₉S₅相比，亚1 nm Cu₉S₅纳米线表现出极高的产甲酸活性以及法拉第效率。

图3-1 Cu₉S₅ SNWs和Cu₉S₅ NWs的制备示意图

图3-2 Cu₉S₅ SNWs和Cu₉S₅ NWs的结构表征

图3-3 探讨反应机制

Single‐Unit‐Cell Catalysis of CO₂ Electroreduction over Sub‐1 nm Cu₉S₅ Nanowires

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202100272

合理设计经济有效的活性电催化剂是大规模实现氢燃料电池和金属空气电池的必要步骤。新南威尔士大学的Rose Amal院士、卢迅宇等人报道了一种新型的ORR催化剂，该催化剂将薄Cu层修饰的Co纳米颗粒封装在含有丰富Co-N_x和Cu-N_x位点的石墨碳层中，并命名为SA-CoCu@Cu/CoNP。SA‐CoCu@Cu/CoNP复合材料在碱性介质中表现出显著的ORR催化活性、非凡的稳定性和优异的耐甲醇性，在相同的测试条件下优于商用铂碳，同时也在酸性介质中表现出良好的催化活性。

X射线光谱测试和DFT计算表明，ORR的优异催化性能源于嵌入的纳米粒子和附近的Cu-N_x物种的给电子效应改变了Co-N_x活性位点的电子结构。此外，还发现了Cu-N_x位点能够有效抑制在ORR过程中形成过氧化物，使所合成的催化剂具有较长的稳定性和较高的效率，有利于实际应用。

图4-1 SA‐CoCu@Cu/CoNP的结构表征

图4-2 SA‐CoCu@Cu/CoNP的光谱表征

图4-3 理论计算

Electronically Modified Atomic Sites Within a Multicomponent Co/Cu Composite for Efficient Oxygen Electroreduction

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202100303

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