高效、稳定、廉价氧{attr}3130{/attr}的合理设计和精准构筑对现代高能密度能源体系能量转换效率的提升具有重要的意义。导电{attr}3209{/attr}有机框架材料具有较高的电导特性和独特的平面金属节点，在氧电催化方面有着极大的发展潜力。然而，体相导电金属有机框架材料所暴露的表面活性位点非常有限，且其催化过程中的催化活性结构尚不明晰，这直接制约了导电金属有机框架材料催化活性的进一步提升，极大限制了其实际应用。

中空纳米材料具有牢固框架结构和较大的比表面积，有利于材料表面活性位点的充分暴露，从而可以有效地改善电极材料的电化学性能。另外，将双金属位点引入到中空材料中，通过双金属位点的协同催化，可以进一步提升电极材料的催化活性。然而，如何精准构筑中空结构的导电金属有机框架材料仍然是材料合成领域的一大挑战。

近日，新加坡南洋理工大学的楼雄文教授课题组，以过渡金属基金属有机框架为研究对象，通过连续的阳离子和配体交换策略，成功制备了钴铜基导电金属有机框架纳米盒（CoCu-MOF NBs），并将其用于电催化析氧反应。

所构筑的CoCu-MOF NBs催化剂在电催化析氧反应中具有独特的结构和组成优势。首先，中空结构使得活性位点大量暴露在催化剂表面，这些暴露的活性位点可以和电解液充分接触并能有效参与催化反应；其次，Co-Cu双金属位点的协同效应，可以有效降低析氧反应中间体的形成能垒，加速析氧反应动力学过程；最后，牢固的纳米盒中空结构避免了催化反应过程中的结构坍塌，使纳米盒催化剂具有更高的催化稳定性。因此，CoCu-MOF NBs催化剂能够在碱性电催化析氧反应过程中表现出优异的催化活性和稳定性。

通过对催化剂析氧反应前后进行同步辐射结构表征，发现在析氧反应过程中CoCu-MOF NBs催化剂表面会发生重构，所形成的表面钴铜基羟基氧化物很有可能是CoCu-MOF NBs电催化析氧的真正活性结构。

在该工作中，楼雄文教授课题组发展了连续的阳离子和配体交换方法，成功制备了钴铜基金属有机框架纳米盒，并明确了其电催化析氧过程的活性结构。这一研究结果提供了一种制备高性能中空结构金属有机框架材料的新策略，为合理设计和精准构筑高效、稳定过渡金属基催化剂提供了新的思路和方向。

论文信息：

Synergetic Cobalt-Copper-Based Bimetal-Organic Framework Nanoboxes toward Efficient Electrochemical Oxygen Evolution

Weiren Cheng, Zhi-Peng Wu, Deyan Luan, Xiong Wen (David) Lou*

Angewandte Chemie International Edition 

DOI: 10.1002/anie.202112775