论文DOI：https://doi.org/10.1016/j.pecs.2024.101175随着全球气候变化和能源危机的日益严峻，二氧化碳的转化利用已成为科学研究的热点。金属有机框架材料（MOFs）因其高度可调控和多孔的结构，在电催化CO2还原领域展现出巨大的潜力。然而，为了充分发挥其潜力，需要深入理解MOFs结构与性能之间的关系，从而指导MOFs的合理设计。近期，北京化工大学谭天伟院士团队吕永琴教授课题组针对MOFs基电催化剂在电催化CO2还原中的应用，总结评述了该领域近年来的重要研究进展，分析了各类MOF基电催化剂在CO2还原中面临的重要挑战和未来展望。该综述发表在国际知名期刊Progress in Energy and Combustion Science上，题为“Structure-performance relationships in MOF-derived electrocatalysts for CO2 reduction”。北京化工大学生命科学与技术学院博士后陈自慢为论文第一作者，吕永琴教授为论文的通讯作者。本文全面综述了MOFs电催化剂在电催化CO2还原领域中的研究进展、机遇和挑战，重点探讨了MOFs结构、组成、形貌与催化性能之间的关联。研究从多个互补角度系统地综述了各类MOFs电催化剂，评估了多样化组成对催化性能的影响，包括纯MOFs、双金属MOFs、单原子MOFs及相应的衍生材料。此外，本文从金属簇、有机配体和后修饰策略三个方面总结和分析了通过合成调节实现MOFs结构优化的理性设计原则，深入探讨了MOFs材料的结构-性能关系，详细分析了MOFs电催化剂的组成、形态、孔隙性、缺陷浓度和颗粒形态等关键结构因素，以及这些因素如何影响催化活性、产物选择性、能量效率和过电位。尽管MOFs在电催化CO2还原中展现出巨大潜力，但活性位点的次优调节和结构-选择性联系薄弱仍是限制其性能的主要因素。MOFs的模块化特性为解决这些挑战提供了机会，通过合成调节可以有效改善活性位点和结构-选择性的问题。最后，本文讨论了MOF电催化剂在工业规模应用中的潜力，包括未来先进表征技术的卡法前景以及电催化过程的工业价值化。 通过系统全面的总结和讨论，本论文旨在为MOFs电催化剂的设计和优化提供指导原则，以推动在工业规模上实现可持续CO2还原的MOFs电催化剂的发展，通过利用间歇性可再生能源进行碳捕获和转化，这一前沿技术有望提供可再生燃料并缓解气候变化。 Structure-performance relationships in MOF-derived electrocatalysts for CO2 reductionZiman Chen, Yuman Guo, Lin Han, Jian Zhang, Yi Liu, Jan Baeyens, Yongqin Lv*Progress in Energy and Combustion Science 2024, 104, 101175. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2024.101175吕永琴，北京化工大学教授，博士生导师，国家优秀青年基金获得者，担任北京市生物加工过程重点实验室副主任和教育部生物能源国际合作联合实验室副主任。2005年毕业于北京化工大学材料科学与工程学院，获学士学位；2010年12月获北京化工大学化学工程与技术专业博士学位，师从谭天伟院士；2008年11月至2010年2月，获国家留学基金委资助，作为联合培养博士研究生，在澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）材料科学系学习交流；2011年1月至2012年12月，在美国加州大学伯克利分校化学系和劳伦斯国家实验室从事博士后研究工作。2013年1月以“人才引进”受聘于北京化工大学生命科学与技术学院。获侯德榜化工科学技术奖青年奖、教育部自然科学奖二等奖、石油化工联合会技术发明奖一等奖等奖项。主要从事限域微环境调控促进生物催化、光/电驱动生物催化固碳及仿生抗体工程等相关研究。在PNAS、J. Am. Chem. Soc.、Matter 、Nano Lett.、Adv. Sci.、Prog. Energ. Combust.、Biotechnol. Adv.等期刊发表第一或通讯作者SCI论文70余篇；申请发明专利二十余项；主持科研项目10余项。担任中国生物工程学会一碳生物技术专委会委员、中国化工学会青年工作委员会委员。担任Biotechnology Advances客座编辑、Frontiers of Chemical Science & Engineering青年编委和客座编辑、Microchimica Acta编委、Bioresources and Bioprocessing青年编委、Synthetic and Systems Biotechnology编委和客座编辑、Biotechnology Notes编委、《生物加工过程》编委。
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