文献综述
金属有机框架化合物(MOFs)是由金属中心与多齿有机配体通过配位键形成的立体网络结构的多孔晶体材料1。与传统的多孔材料(如沸石、介孔二氧化硅及活性炭)相比，MOFs具有独特的优点，如多孔性、比表面积大、结构规整及可调控性、易功能化等，在吸附2、分离3、磁性4、光学5、催化6、储氢7、分子识别8等诸多领域显示出独特的物理化学性能和潜在的应用价值。随着能源危机和环境污染问题的日益严峻， 发展环境友好的能源储存和转化器件成为21世纪面临的重大挑战。目前，电极材料的制备和性能是制约这些器件发展的关键因素之一，因此，开发廉价耐用高效电极材料已成为现今能源储存和转化器件发展的关键.9而MOFs因其独特的优点在电化学能源储存和转化领域的研究日益增多。催化氧析出反应（OER）作为电化学能源转换技术的核心，针对OER的MOFs催化剂制备，也吸引了人们的关注。由于其电导率差(通常为10 -10S m-1)和纳米尺度的孔隙，也限制了MOFs在电催化的应用10。
1.MOFs材料的特点
电催化剂的规模化制备和电催化反应的滞后性已经成为制约电化学能源转化系统发展的一个重要因素。在氧还原和析氢电催化反应中，Pt基材料一直表现出最高的电催化活性，但是其成本高昂，储量有限，极大限制了其大规模商业化应用11，12；同样在析氧电催化反应中，尽管RuO2催化剂催化活性高，但是其价格昂贵，储量稀缺限制了其长期大规模应用13，14。因此，开发廉价、高效、稳定的电催化剂是电化学能源转化器件发展面临的一个巨大挑战。
MOFs作为电催化剂具有以下几个显著特点：(1)具有高度有序多孔结构，孔径分布均一，比表面积大，有利于活性组分的分散，为电催化反应提供大量活性位点15，16；(2)孔径的可调控性，通过调整金属中心和有机配体可得到超微孔到介孔各种孔径的MOFs材料，有利于复杂多孔催化剂的制备17；(3)易功能化和修饰，有利于MOFs与其他功能性物质相结合，制备复合材料，改善MOFs本身的电催化性能18；(4) 可采用几种不同金属制备MOFs，并保持其原来的拓扑结构，例如在ZIF-67的合成过程中分别加入Zn，Ni，Cu等，改善催化剂的性能19，为催化剂的设计提供了很大的发展空间。
电极动力学的改进在电催化及电池系统中同样重要,如RFBs（Redox flow battery）或气态反应物(如金属-O2,-CO2)。电池的不良电极动力学造成的后果可能是能效低(电化学极化较大),额定容量低(有限的高额定容量),以及快速的电极钝化(反应产物的不完全转换)。在电化学过程中,电极动力学可以受到电极表面反应物供应不足,或者电荷转移缓慢的阻碍。MOFs在促进电极反应中显示出显著的潜力20。
2.MOFs在电催化领域应用的现状
因为MOFs活性位点稀疏和导电性差，其氧化还原性能受限。为了解决这些问题，人们通过控制MOFs的合成条件，选择不同的配体，使得MOFs晶体平面几何形状高度共轭，从而提高MOFs的导电性。
导电MOFs被广泛研究。在MOFs作为Li-O2电池的O2电极的早期研究21中，使用CUSs（配位不饱和位点）的MOFs因孔隙中O2的浓缩而大大提高了电池的放电能力。表现最佳的Mn2(DOBDC),在50 mA g-1(基于MOF和碳添加剂的总重量)上达到9420 mA h g-1的高流量，比没有MOFs的电极(2170 mA h g-1)高出三倍以上。而Ni(BTC)(BP)被证明可以使Li-O2电池充放电的超电位下降22。这种Ni-MOF比导电碳表现出更正的ORR(2.84 V vs. Li /Li) 以及更负的OER(3.84 V vs. Li /Li)。在0.12 mA cm-2中,可以达到9000 mA h g-1的高放电容量(基于Ni-MOF、碳和粘结剂的总质量)。SEM观察显示，在放电早期，放电产物Li2O2在Ni-MOF的孔洞中形成，深度放电后在纳米纤维外表面逐渐沉积。在OER过程中，Li2O2完全分解，充电电极恢复到原始形态。这些观察解释了超电位的降低和循环稳定性的增强。同时XRD也证明了MOFs结构的稳定性。
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