利用二维层状金属有机骨架（MOF）作为自牺牲模板，通过刻蚀SeO2溶液和取代SeCN-两种策略，本文报道了新型二维MoF及其制备的电化学活性。经电化学实验表明，当电流密度为10mA/cm²时，焙烧后衍生物（CoFe-MOF-Se和Co/Fe/Se-400）对HER（HER）和OER（OER）具有较高的电催化活性，且两者具有相似的焙烧衍生物。通过优化组合S或含Se键为分解水催化剂的层状MOF，为实现低成本、低能耗电催化剂的开发提供了新的可能途径。论文详细描绘了两种制备方法的详细步骤，并揭示了制备过程中的关键因素及其可能影响电催化活性的原因。这不仅为二维金属有机骨架（MOF）应用于高效的电解质电催化领域提供了理论基础，也为制备低能耗、环境友好型电解质电催化材料提供了新的思路和方向。
新型二维MoF及其制备电化学活性的研究
在现代能源技术中，电化学催化有着广泛的应用，其中电催化膜以其高效、环保等优点成为研究热点。二维金属有机骨架（MOFs）作为一种结构新颖、制备简单、电催化性能优异的新型材料，近年来受到越来越多的关注。其中，二维MoF作为一种兼具二维纳米结构和金属基团双重性质的材料，其电化学活性受到许多科学家的关注。本研究主要探讨了一种新型二维MoF——CoFe-MOF-Se和Co/Fe/Se-400的制备方法及其在HER（HER）和OER（OER）电催化领域的电催化活性。
首先，我们概述了二维MOF的制备工艺。二维MOF是通过金属之间的界面相互作用而形成的一种二维网络，具有高度分散性和表面活性，常用于电催化领域的制备。常见的二维MoF制备方式包括高温共烧法、湿法制备和电化学组装法等。在二维MOF的制备过程中，通常需要控制热力学条件（如温度、压力等），以调控氧化还原反应的发生和转化效率。
1. 基于高温共烧法的二维MoF制备：该方法涉及将含有金属离子（如CoFe、MnFe等）和碳基团的单一 MOF 充分熔融混合，在高温下发生复杂的氧化还原反应生成二维MOF。然而，由于此方法依赖于金属的活化能及与碳基团的结合力，一般会产生高熔点和大尺寸的二维MOF，不利于催化过程的稳定和可控性。同时，高温共烧法可能会引入新的杂质或污染物质，影响MoF电催化性能。
2. 湿法制备的二维MoF制备：该方法主要包括湿法浸渍和干燥两个步骤。首先，通过调节溶剂的比例和温度，可选择合适浓度的有机溶剂浸渍MoF并脱水干燥得到湿式MoF。湿式MoF具有良好的电荷分布和吸附能力，有利于HER和OER电催化活性的提高。然而，湿式MoF制备存在溶解度低、操作复杂等问题，且对于原料的选择较为严格，限制了湿式MoF在实际应用中的广泛性。
3. 电化学组装法的二维MoF制备：这种方法是在电极端添加过渡金属或其他催化剂，使有机MOF与其他金属元素直接形成三维网络，实现电催化功能。通过控制电极与MOF之间的距离和电压，可以控制电子转移路径，从而影响电催化活性。例如，COFe-MOF-Se可以在较低电压下转化为HER，从而提高电催化活性；而带孔Co/Fe/Se-400则可以通过电化学反应，转化为多种类型的活性物质，为OER电催化提供多样性。此外，电化学组装法还可以克服湿式MOF制备过程中的问题，降低MoF形貌的影响，提高其稳定性。
1. 制备过程的关键因素及其可能影响电催化活性的原因：
(1) 温度：不同的物理状态（如气态、液态或固态）的MOF，其电催化活性随温度变化的趋势也不同。温度过高可能导致MoF结构破坏或电子转移路径改变，影响活性转换效率。因此，优化制备温度范围以获得最佳电催化活性至关重要。
(2) 溶剂：选取合适的溶剂类型和配比，可以影响MoF溶解度、解离性和电荷分布，进而影响MoF的电催化活性。一般来说，溶剂的选择应遵循疏水亲水、分子量小、电荷分布均匀的原则，以减少氧自由基产生和吸附，提高活性中心的位阻和电子传递速率。
(3) 氧化还原反应控制：适当的电极结构设计、还原剂的选择以及还原速度的控制，可以调控MOF内部基团间的电子转移路径，提高电催化活性。例如，如果MOF为偶联有特定基团（如N或S）的平面MOF，可通过改变电极结构或还原剂比例，优化电子迁移路径，降低断裂诱导的酸性区域，从而提高活性。
(4) 高压应用：高压不仅可以提高活性中心的相对摩尔数，增加反应的激发能，有助于促进HER和OER电催化活性的释放。但同时，高压也会导致MoF晶体结构的畸变，影响其电催化活性。因此，合理设计高压电极和气体扩散系统，以确保高压下的催化效果。
综上所述，新型二维MOF—CoFe-MOF-Se和Co/Fe/Se-400的制备方法具有显著的电催化活性潜力，可通过优化热力学条件、选择合适的溶剂、控制氧化还原反应流程、设置合理的电极结构和还原条件等因素，实现低成本、低能耗电催化剂的制备。随着对MOF电催化特性的深入研究，这些二维MoF有望在能源转化、环境污染治理等领域发挥重要作用，为实现高效、绿色的电催化材料提供了新的可能性。
