氧進化反應（OER）是一個導致分子氧生成的化學過程。該反應對清潔能源技術的發展具有關鍵性意義，包括水電解器、再生燃料電池和可充電金屬-空氣電池。
迄今為止，這種反應在許多材料中發生的程度是有限的，這限制了某些類型的能源技術的轉換效率。因此，材料科學家們一直在試圖找出可作為電催化劑的替代材料，包括金屬、金屬氧化物和氫氧化物，以加快這一反應。然而，到目前為止，已確定的材料都不是大規模實施的理想材料，因為它們要麼不是特別耐腐蝕，要麼太昂貴。
作為可能的OER電催化劑被廣泛研究的一類材料是金屬-有機框架(MOFs)，即由有機分子包圍的帶正電荷的金屬離子的規則陣列組成的混合和結晶化合物。雖然這些材料具有很好的催化性能，但科學家們還沒有確定提高其性能的最佳策略。
中國國家納米科技中心、雪梨大學和中國科學院的研究人員最近設計了一種策略，使高活性MOFs在氧進化反應中實現結構轉變。這一策略發表在《Nature Energy》雜誌上，可以提高新興能源技術中的氧演化活性，從而提高其轉化效率。
"2016年，我們發現了一類超薄金屬有機框架納米片（UMOFNs），它在電催化氧進化方面表現出了優越的活性和穩定性。"進行研究的研究人員之一Zhiyong Tang說。"一經報導，就引起了科學界的廣泛興趣，並利用不同的MOF基材料成功地實現了對水分解的催化活性的實質性改進。即使我們的MOFs設計看起來相當有前途，但關於高OER催化活性的來源這一根本問題促使我們開始了長達5年的研究探索，並最終發表了這篇論文。"
Tang和他的同事最近進行的研究的主要目的是揭開MOF電催化過程中高OER活性的起源和原因。最終，這將使研究人員能夠設計出高性能的OER電催化劑，從而降低能耗，提高電解器的效率。
"我們在MOFs的金屬陽極發現了一種電位誘導的兩步重構，"Tang解釋說。"我們發現，在相對較低和較高的應用電位下，金屬物種將分別轉化為Ni0.5Co0.5(OH)2和Ni0.5Co0.5OOH0.75物種。原位形成的Ni0.5Co0.5OOH0.75(在高應用電位下)具有豐富的氧空位和高氧化態，與高氧進化活性有很好的相關性。"
Tang和他的同事們設計的在OER過程中對高MOFs進行結構轉化的方法很簡單，最終可用於大規模生產室溫下的清潔能源技術。利用這種方法，研究人員製造了OER催化劑，可以整合到各種可再生能源技術中，包括電解器、金屬-空氣電池和可逆燃料電池，提高其轉換效率。
"我們發現了MOF電催化過程中的結構轉變並確定了高活性物種，"Tang說。"我們的工作引入了MOFs催化的原子級催化機制，同時也為設計基於MOF的高性能OER催化劑鋪平了道路。利用這一機制，我們開發了一種具有極低過電位的高性能NiFe MOF催化劑，現在我們正在尋求額外的支持，以擴大這項工作的規模，進行大規模測試。"
論文標題為《Structural transformation of highly active metal-organic framework electrocatalysts during the oxygen evolution reaction》。