近年来，金属有机框架（MOF）材料由于其可调的形态和纳米结构、丰富的拓扑结构和多孔性能，被广泛应用于M-N-C的制备当中。与颗粒金属活性中心相比，M-N-C材料具备较高的原子利用率，大量金属氮配位构型之间的电子相互作用可显著提高催化性能。同时，MOF衍生的M-N-C也具有更大的比表面积、更高的空间利用率和更多暴露的活性物质。若将具有M-N₄活性中心客体分子与MOF衍生多孔

碳纳米棒在室温条件下耦合制备原子分散的分子型催化剂，这不仅能保证复合纳米材料的高活性，也能有效避免因高温碳化引起的金属原子团聚现象。燃料电池和金属空气电池因具有高功率密度、高能量密度、高能量转换效率、产物清洁绿色等优点逐渐受到大众关注，合理设计高性价比、高活性、高稳定性的M-N-C基ORR催化剂具有重要意义。

近日，我院2021级硕士研究生杨远东所在的钱金杰课题组通过逐步合成策略，以吡啶作为表面活性剂获得MIL-68-NH₂-x系列。其中，所制备的MIL-68-NH₂-300经热处理形成的氮掺杂碳纳米棒（NCNS）具有较大的比表面积和丰富的孔隙缺陷，可以有效地吸附和锚定酞菁铁（FePc）。最后，经NCNS和FePc客体分子通过π-π堆积得到FePc@NCNS材料。该材料富电子缺陷和缺电子铁原子之间的强相互作用和电子

耦合避免了FePc的大量聚集，同时可暴露更多的活性位点。得益于该分子型催化剂中大量分散的Fe-N₄位点，FePc@NCNS表现出最佳的ORR性能，具有较好的半波电位（0.904 V）、较大的极限电流密度（6.17 mA·cm^-2）和高电流保留率（95.7%，20小时）。此外，理论计算表明，FePc@NCNS结构对氧气分子具有较大的吸附能，拥有较强的*OOH吸附能力。本研究将为合理设计和制备MOF衍生的碳纳米分子基催化剂材料提供有效的新思路。

MIL-68-NH2衍生FePc@NCNS多孔碳纳米材料的合成示意图

本论文以“MOF-derived N-doped carbon nanosticks coupled with Fe phthalocyanines for efficient oxygen reduction”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。bat365在线平台官方网站为第一通讯单位，化材学院钱金杰副教授为通讯作者，第一作者为我院2021级硕士研究生杨远东。该工作受到国家自然科学基金（21601137）、浙江省自然科学基金（LQ16B010003）、温州市基础科学研究项目（H20220001,G20190007）、云南省地方本科高校基础研究联合专项重点项目（202101BA070001-042）等项目资助。

论文DOI:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142668