我院霍培培副教授指导团队在燃料电池储能领域取得重要进展，相关论文以“Structural and compositional analysis of MOF-derived carbon nanomaterials for the oxygen reduction reaction”为题，发表在二区自然指数（Nature Indexed）期刊《Chemical Commuinications》上。我院2020级研究生张金洁为第一作者，霍培培副教授为通讯作者，我院为第一通讯单位。原文链接：https://doi.org/10.1039/D3CC05653H.
金属有机框架（MOF）衍生的碳纳米材料在低维尺度上成功保留了其前驱体的形态特征，展现出丰富的边缘缺陷、更大的比表面积以及优异的电子传输路径。此外，MOF的多样化成分赋予这些碳纳米材料独特的物理化学性质，包括增强的电子接受能力、氧亲和性以及更高程度的石墨化，从而使其在氧还原反应（ORR）中表现出卓越的催化活性。
本文系统研究了MOF衍生碳纳米材料在ORR中的电催化应用，重点分析了这些材料的结构特征和化学组成对其催化性能的影响。研究表明，这些碳材料在保持前体形貌的同时，引入了丰富的结构缺陷和异质元素掺杂，极大地增强了其电催化性能。在电化学测试中，MOF衍生的碳纳米材料在碱性介质中表现出显著的ORR活性，展现出与贵金属催化剂相媲美的电流密度和起始电位。此外，这些材料在长时间循环测试中也表现出优异的稳定性和抗甲醇毒化能力，显示出其在燃料电池和金属空气电池中作为催化剂的实际应用潜力。文章进一步探讨了材料的孔隙结构、比表面积、掺杂元素的类型及其分布对ORR性能的贡献。研究结果表明，通过调控MOF前体的金属中心种类、有机配体结构及热解条件，可以精确调控碳材料的微观结构和电子特性，从而优化其催化性能。
