近日，中国科学院传来振奋人心的科研进展，国家纳米科学中心赵慎龙教授带领的团队，在金属有机框架（MOFs）材料领域取得了重大突破，特别是在规模化制备MOFs电极及其电解水应用方面。这一研究成果已于本月早些时候，在权威期刊《自然−化学工程》上发表。
氢气，作为一种前景广阔的清洁能源，因其高能量密度、零排放和高转化效率等特点，被视为推动能源转型的关键力量。电解水制氢技术是实现“绿氢”生产，促进能源结构绿色化的重要途径。然而，如何开发出高效、稳定且易于规模化生产的电解水催化剂，一直是制约该领域发展的关键难题。
赵慎龙教授团队通过创新的室温电沉积技术，成功实现了MOFs电极的快速规模化制备。在短短几分钟内，就能合成出面积达400平方厘米的电极，并将其应用于碱性电解水体系。实验结果显示，这种新型电极的电解能耗极低，仅为4.11千瓦时每标准立方米氢气，且能在连续5000小时的测试中保持稳定运行。
深入研究表明，该MOFs电极之所以表现出如此优异的性能，关键在于铈（Ce）掺杂所形成的双金属结构。这种结构通过独特的理化性质，调控了钴（Co）的电子结构，增强了关键含氧中间体的化学吸附能力，从而显著加速了阳极氧析出反应的动力学过程。这一发现打破了传统无机催化剂在高活性与规模化制备之间的矛盾。
通过多维度的先进表征技术和理论计算，研究人员进一步揭示了金属掺杂对电子结构、反应路径及催化性能的精细调控机制。这一研究不仅为MOFs电催化剂的实际应用提供了坚实的理论基础，还构建了从微观结构设计到宏观规模化制备的理论桥梁。
尤为CoCe-MOFs电极的成功制备，标志着在电解水催化剂领域实现了效率、稳定性和成本的综合优化。这一创新成果不仅展示了MOFs材料在清洁能源领域的巨大潜力，也为推动大规模绿氢生产提供了强有力的技术支撑。
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