DOI: 10.1016/j.mtnano.2020.100105
本文總結(jié)了近幾年來導(dǎo)電MOFs在電化學(xué)能源存儲器件的應(yīng)用，如超級電容器、鋰基電池、鈉基電池、鋅基電池、電化學(xué)傳感；以及電化學(xué)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的優(yōu)化，如電催化析氫、電催化析氧、電化學(xué)氧還原、電化學(xué)氮還原、電化學(xué)二氧化碳還原等。本文首先介紹了導(dǎo)電MOFs的三種導(dǎo)電機制和設(shè)計策略，并以此為線索介紹了導(dǎo)電MOFs在電化學(xué)傳感中的應(yīng)用進展。在此基礎(chǔ)上，本文重點總結(jié)了導(dǎo)電MOFs在電化學(xué)能源存儲器件和電化學(xué)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)等方面的最新研究進展及挑戰(zhàn)，并且對其未來的發(fā)展方向進行了分析和展望。隨著傳統(tǒng)化石燃料的大量消耗，能源危機和環(huán)境污染引起了社會的廣泛關(guān)注，如何高效開發(fā)和利用清潔能源已迫在眉睫。因此，電化學(xué)儲能器件、電化學(xué)傳感和電化學(xué)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)受到了廣泛的研究。電極活性物質(zhì)是決定這些電化學(xué)器件性能的關(guān)鍵。相比與傳統(tǒng)的電活性材料，導(dǎo)電MOFs擁有獨特的優(yōu)異性質(zhì)：（1）大的表面積，有利于更多的活性位點暴露在電解液中；（2）結(jié)構(gòu)和組成可調(diào)，并允許多種金屬摻雜，可利用多種金屬原子之間的協(xié)同效應(yīng)獲得較高的電化學(xué)活性；（3）較好的電導(dǎo)率，有利于電子轉(zhuǎn)移；因此，導(dǎo)電MOFs作為電活性材料有望提升電化學(xué)器件的性能?？偨Y(jié)導(dǎo)電MOFs在電化學(xué)儲能器件、電化學(xué)傳感和電化學(xué)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)方面的研究進展將會對導(dǎo)電MOFs在相關(guān)方向的研究提供新的借鑒。近日，澳門大學(xué)洪果教授（通訊作者）課題組和南京大學(xué)姚亞剛教授（通訊作者）課題組合作，在《Materials Today Nano》上發(fā)表了題為“Recent advances of electrically conductive metal-organic frameworks in electrochemical applications”的綜述論文。▲圖1.導(dǎo)電MOFs的電化學(xué)應(yīng)用
▲圖2.導(dǎo)電MOFs的三種導(dǎo)電機理
▲圖3.具有代表性的導(dǎo)電MOFs有機配體
雖然導(dǎo)電MOFs在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了許多成果，但是其距離實際應(yīng)用還有較長的路要走。作者分享了自己對于導(dǎo)電MOFs未來發(fā)展的一些看法：1. 導(dǎo)電MOFs的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和電化學(xué)活性仍然需要進一步提升。2. 精確調(diào)控導(dǎo)電MOFs的孔結(jié)構(gòu)有利于提升導(dǎo)電MOFs的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性。3. 在電化學(xué)傳感的應(yīng)用中，構(gòu)建導(dǎo)電MOFs的結(jié)構(gòu)與傳感性能之間的構(gòu)效關(guān)系將會極大地促進其在電化學(xué)傳感應(yīng)用。4. 在電化學(xué)儲能中，闡明導(dǎo)電MOFs的活性位點與電極電勢之間的關(guān)系會推動其在電化學(xué)儲能器件中的發(fā)展。5. 在電催化應(yīng)用中，在深入了解導(dǎo)電MOFs在電催化劑中的作用機理和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗和理論模擬的協(xié)同研究才能獲得具有較高活性的MOFs催化劑。李朝威（第一作者），澳門大學(xué)應(yīng)用物理及材料工程研究院博士后，2019年在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)取得博士學(xué)位，主要研究領(lǐng)域為柔性可穿戴儲能器件。
姚亞剛（通訊作者），南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授。2004年7月畢業(yè)于蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，同年保送至北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院碩博連讀，2009年7月博士畢業(yè)后到美國喬治亞理工學(xué)院進行博士后研究，2014年任中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員，2018年任職于南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院。一直從事低維材料的控制合成及其在柔性儲能器件和熱管理中的應(yīng)用研究，在高導(dǎo)熱界面材料的設(shè)計與控制制備以及柔性儲能器件與集成等方面取得了系統(tǒng)成果。曾獲國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金、海外高層次青年人才、全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文。洪果（通訊作者），澳門大學(xué)應(yīng)用物理及材料工程研究院助理教授。2011年在北京大學(xué)獲得博士學(xué)位，師從張錦院士，與Samsung Electronics合作開展碳納米管領(lǐng)域研究工作。2011年至2013年任職香港城市大學(xué)博士后，師從李述湯院士從事石墨烯領(lǐng)域研究工作。2013年至2016年任職瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院博士后，師從Dimos Poulikakos教授，與IBM公司合作從事三維集成電路領(lǐng)域研究工作。2017年任職澳門大學(xué)助理教授，并于2018年任職澳門物理學(xué)會副理事長，主要研究領(lǐng)域為柔性器件及柔性能源存儲。
