近期，我院梁晓强博士课题组在金属有机骨架型质子导体和电催化水分解方面取得重要进展，发表研究论文“High proton conductivity modulated by active protons in 1D ultra-stable metal–organic coordination polymers: a new insight into the coordination interaction/ability of metal ions (Inorg. Chem. Front., 2023, 10, 1238−1254)”和“Structural transformation of metal–organic frameworks and identification of electrocatalytically active species during the oxygen evolution reaction under neutral conditions (Inorg. Chem. Front., 2023, 10, 2961−2977)”。西安工程大学环境与化学工程学院为这两篇论文的第一单位。Inorganic Chemistry Frontiers（Inorg. Chem. Front.，《无机化学前沿》）由中国化学会，北京大学化学与分子工程学院和英国皇家化学会联合创办，2022年影响因子（IF）7.0，期刊引文指标（JCI）1.96，JCR分区一区，中科院期刊分区一区。
论文一：High proton conductivity modulated by active protons in 1D ultra-stable metal–organic coordination polymers: a new insight into the coordination interaction/ability of metal ions
高质子传导性能的金属‒有机配位聚合物因其在质子交换膜燃料电池和电化学传感器方面巨大的潜在应用吸引了研究人员的关注。目前，质子电导率的精确控制主要通过合理设计有机配体和有效的孔结构修饰实现的。相比之下，由于缺乏可用于比较和分析的同构化合物，很少关注金属‒有机配位聚合物的金属离子对其质子电导率的影响。因此，本研究设计合成了三个同构的金属‒有机配位聚合物，并把它们作为模型研究了金属离子的配位相互作用/能力对材料质子电导率和水稳定性的影响。结果表明，这三个金属‒有机配位聚合物在323K和~97% RH下显示出高达10−3S cm−1的质子电导率，以及对温度、水、酸和碱表现出优异的稳定性（pH范围0–12）。密度泛函理论（DFT）计算表明，溶剂化模型中羧基的O−H键的结合能是精确调节~97% RH质子电导率的主要因素。此外，材料不同寻常的稳定性，特别是水稳定性，很有可能与配位相互作用有关，它导致生成的配位化合物的系统能量显著降低。本研究结果为设计和合成具有高质子传导性和良好稳定性的MOCPs提供了独特的新视角。
论文二：Structural transformation of metal–organic frameworks and identification of electrocatalytically active species during the oxygen evolution reaction under neutral conditions
电催化析氧反应（OER）在各种可再生能源转换和存储技术中均发挥着重要的作用。与广泛研究的酸性和碱性OER相比，中性或近中性条件下进行的OER具有环境友好性和经济可持续性的优点。然而，目前已报道的大部分催化剂都属于非结晶形式，这使得确定中性OER过程中电催化活性物质的准确结构或其本质变得非常困难。而晶态的金属-有机骨架材料由于具有明确的结构，为电催化活性物质的确定提供一种新的视野。因此，本研究中制备了两个同构的二维金属‒有机骨架材料Co–Ci-2D和Ni–Ci-2D并研究了它们在中性溶液中（0.1 M PBS溶液）的OER性能。结果表明，Co–Ci-2D显示出较好的OER性能和优于商业化IrO2的稳定性。借助于金属‒有机骨架材料晶体到晶体转变的方法，利用单晶X-射线衍射（SC-XRD），粉末X-射线衍射（PXRD）、热重分析（TGA）、红外光谱（IR）、X-射线光电子能谱（XPS）和X-射线吸收光谱（XAS）等表征手段，成功确定了金属‒有机骨架材料Co–Ci-2D和Ni–Ci-2D在中性OER过程中的关键活性物质。本研究工作不但为研究中性条件下电催化剂的活性物种提供了新见解，而且为设计和制备用于OER的金属‒有机骨架型电催化剂带来了令人振奋的新机会。
上述研究工作得到了国家自然科学基金项目（21401147、21403048、21771047），陕西省自然科学基础研究计划（2019JM-397），国家留学基金委员会西部人才专项（201808615077）和陕西省大学生创新创业训练计划项目（S202210709091）的资助。
（供稿：梁晓强；审核：武占省）
