导读：

一维(1D) MOFs基及其衍生材料因其独特的结构、大的比表面积和丰富的孔隙，有利于电子/质传递能力，被认为是一种高效的水电解电催化剂。近期，吉林大学卢晓峰教授发表综述，介绍了用于水电解的一维 MOFs 基及其衍生材料的最新研究进展。相关内容以“One-dimensional MOFs-based and their-derived fascinating electrocatalysts for water electrolysis”为题目，发表于期刊《Separation and Purification Technology》上。

本文要点：

1、提出了制备一维原始MOFs、MOFs基复合材料及其衍生物的水(溶剂)热反应、静电纺丝技术、后生长策略等合成途径，并对其形成机理进行了探讨。

2、然后详细阐述了它们在析氢反应(HER)、析氧反应(OER)和水解反应中的应用。具体而言，这些催化剂的结构-电催化性能关系的见解深入揭示和突出。

3、提出了基于MOFs的新型电催化剂及其衍生电催化剂的设计面临的挑战和未来展望。

基于1D MOFs和其衍生材料的合成方法：

1. MOFs自身形成1D材料：通过水热或溶剂热合成方法，MOFs可以自生长，形成纳米棒和纳米线等1D MOF材料。

1. 将MOFs封装在纳米纤维材料内部：利用静电纺丝技术，将MOFs封装在纳米纤维内部，形成复合纳米纤维，其中MOFs分布在聚合物基质内。

1. 在纳米纤维表面上制备MOFs：通过可控的合成方法，可以在纳米纤维材料表面生长MOF，在纳米纤维表面形成MOF鞘层。

1. 1D MOF基材料的衍生物：可以利用碳化、硫化、硒化和磷化等后处理方法，从原始的1D MOF基材料中衍生出新的材料，形成碳/金属、碳/氧化物、碳/硫化物、碳/磷化物和碳/碳化物等混合材料。

基于一维MOFs及其衍生材料在水电解中的应用是什么?

基于一维MOFs及其衍生材料在水电解中的应用包括作为析氢反应(HER)、析氧反应(OER)和整体水分解的电催化剂。这些材料被用于促进水电解过程中的电化学过程，旨在实现氢作为清洁能源的高效和可持续生产。此外，1D MOFs基材料的衍生物已经被探索作为双功能电催化剂，在相同的电解质中显示出HER和OER的潜力，这对于构建整体水分解电解槽至关重要。

图1 (a) Ni-MIL-77纳米带的SEM, b) TEM, c) AFM和d) EDX图谱。(h)不同形貌的CoFe(dobpdc)纳米棒的制备方案。(i) CoFe(dobpdc)-I， (j) CoFe(dobpdc)-II， (k) CoFe(dobpdc) iii纳米棒。(l) 制备具有1D核壳结构的1DMOF@ZIF。 (m) Co-BTC@ZIF-67， (n) ZnCo-BTC@ZnCo-ZIF和(o) ZnCo-MOF-74@ZnCo-ZIF杂交体的SEM图像。

图2 (a)制造尼龙-6@UiO-66-NH₂纳米纤维膜示意图。(b) 尼龙-6@UiO-66-NH₂纳米纤维的SEM和(c) TEM图像。(d)制备PAN@MIL-100(Fe)纳米纤维膜示意图。(e) PAN@MIL-100(Fe)纳米纤维膜的SEM和(f)拉伸应力应变曲线。(g) UiO-66-NH₂/PAN纳米纤维膜合成示意图。(h) UiO-66-NH₂/PAN纳米纤维的SEM图像。(i)制备UiO-66-NH₂/PAN纳米纤维膜的柔韧性和(j)轻量化。

图3 (a)金属氧化物纳米纤维膜制备柔性MOFs膜示意图。(b, e) Al₂O₃， (c, f) FS-MIL-53的SEM图像(Al)和(d, g) MIL-53(Al) -NH2纳米纤维。(h)制造MCCF/ NiMn - MOFs的一般程序。(i, j) MCCF/NiMn-LDH的SEM图像和(k) TEM图像。(1, m) SEM， (n) TEM， (o) MCF/ NiMn -MOFs的元素映射图。

图4 (a)制备N-CuCo₂O₄@CNF-800催化剂示意图。(b)所得N-CuCo₂O₄@CNFs-800的SEM和(c) TEM图像。(d)制造Ce@Co₃O₄/CNFs的一般程序。(e)获得的Ce@Co₃O₄ / CNF 的SEM和(f) TEM图像。(g) MnO@Co-N/C纳米线制作示意图。(h)所得MnO@Co-N/C纳米线的SEM和(i) TEM图像。

图5 (a-c) CoP@BCN-1催化剂在0.5 M H₂SO₄、1 M KOH和1 M PBS溶液中对HER的LSV曲线和(d-f)长期稳定性试验，d-f中插入的图为时间电流曲线。g)不同催化剂的电容电流与扫描速率的关系。h, i)催化剂在0.5 M H₂SO₄溶液中稳定性试验后的TEM和HRTEM。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.124184