研究人员报告说新型多孔材料是金属空气电池的理想选择

可持续能源解决方案不能凭空捏造。然而，根据中国的一个研究小组的说法，将空气与金属和其他框架相结合可能会为环保的能源转换和储存铺平道路。

他们发表了对新型多孔材料的评论 - 称为金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs) - 以及它们在纳米研究能源中推进金属空气电池的潜力。

多孔晶体材料框架包括各种粘合材料的排列，可以诱导所需的性能，包括加速氧和金属之间反应以进行能量转换和存储的能力。它们的多样化排列有利于灵活性，具有高孔隙率和表面积，从而为必要的反应提供了最佳机会。它们的衍生物或衍生自框架的产品也增强了以前不足的电子导电性并提高了化学稳定性。

但是，由于导电性和稳定性不足，它们的进步受到限制，共同通讯作者，南京航空航天大学材料科学与技术学院水能研究中心教授王涛说。

“金属空气电池具有高比能量，适度的价格，高安全性和环保性，是能量存储和转换最有希望的候选者，”王说。“然而，目前金属-空气电池涉及复杂的气-液-固相催化过程，难以深入了解放电和充电过程的机理。

Wang还指出，一些MOF和COF装置具有缓慢的反应动力学，这意味着需要一种有效的催化剂来减少潜在的转换挑战并改善电池的生命周期。

为了更好地了解如何控制框架及其衍生物的好处并减轻挑战，研究人员回顾了当前可用的科学文献。在其他见解中，他们发现这些框架表现出独特的分子结构，可实现高孔隙率和催化位点的均匀分布，这意味着它们的反应比其他多孔材料更可预测。

“通过系统研究MOFs和COFs的有机组分与催化活性中心之间的作用，我们可以为未来选择和合成所需的框架催化剂提供理论基础，”王说。“我们还可以更好地了解MOF和COF中的局部微环境以及它如何影响整体催化效应。

Wang和团队建议进一步研究如何更好地制备基于其反应机理的功能化MOFs和COFs;混合MOF和COF;以及MOF和COF衍生物的组成控制和形貌。他们还建议开发更先进的技术来检测电极表面分子的振动信号，并观察转换过程，以充分阐明结构与性能之间的关系。

“通过全面回顾MOFs和COFs的优势，挑战和前景，我们希望有机框架材料能够为未来电催化和储能的发展提供更深刻的见解，”王说。

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