近日，中國科學院傳來振奮人心的科研進展，國家納米科學中心趙慎龍教授帶領的團隊，在金屬有機框架（MOFs）材料領域取得了重大突破，特別是在規模化制備MOFs電極及其電解水應用方面。這一研究成果已于本月早些時候，在權威期刊《自然?化學工程》上發表。
氫氣，作為一種前景廣闊的清潔能源，因其高能量密度、零排放和高轉化效率等特點，被視為推動能源轉型的關鍵力量。電解水制氫技術是實現“綠氫”生產，促進能源結構綠色化的重要途徑。然而，如何開發出高效、穩定且易于規模化生產的電解水催化劑，一直是制約該領域發展的關鍵難題。
趙慎龍教授團隊通過創新的室溫電沉積技術，成功實現了MOFs電極的快速規模化制備。在短短幾分鐘內，就能合成出面積達400平方厘米的電極，并將其應用于堿性電解水體系。實驗結果顯示，這種新型電極的電解能耗極低，僅為4.11千瓦時每標準立方米氫氣，且能在連續5000小時的測試中保持穩定運行。
深入研究表明，該MOFs電極之所以表現出如此優異的性能，關鍵在于鈰（Ce）摻雜所形成的雙金屬結構。這種結構通過獨特的理化性質，調控了鈷（Co）的電子結構，增強了關鍵含氧中間體的化學吸附能力，從而顯著加速了陽極氧析出反應的動力學過程。這一發現打破了傳統無機催化劑在高活性與規模化制備之間的矛盾。
通過多維度的先進表征技術和理論計算，研究人員進一步揭示了金屬摻雜對電子結構、反應路徑及催化性能的精細調控機制。這一研究不僅為MOFs電催化劑的實際應用提供了堅實的理論基礎，還構建了從微觀結構設計到宏觀規模化制備的理論橋梁。
尤為CoCe-MOFs電極的成功制備，標志著在電解水催化劑領域實現了效率、穩定性和成本的綜合優化。這一創新成果不僅展示了MOFs材料在清潔能源領域的巨大潛力，也為推動大規模綠氫生產提供了強有力的技術支撐。
