研究人员报告称新型多孔材料是金属空气电池的理想材料

可持续能源解决方案不能凭空出现。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为环保能源转换和储存铺平道路。

他们发表了对新型多孔材料(称为金属有机框架(MOF)和共价有机框架(COF))的评论，以及它们在纳米研究能源领域推进金属空气电池的潜力。

多孔晶体材料骨架包含各种排列的键合材料，这些材料可以诱导所需的特性，包括加速氧和金属之间的反应以进行能量转换和储存的能力。它们的不同排列促进了灵活性，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，或衍生自框架的产物，也增强了先前不足的电子导电性并提高了化学稳定性。

但据共同通讯作者、南京航空航天大学材料科学与技术学院氢能中心教授王涛介绍，它们的发展受到导电性和稳定性不足的限制。

“金属-空气电池具有比能量高、价格适中、安全性和环境友好性高的特点，是最有前途的能量存储和转换候选者，”Wang说。“然而，目前金属-空气电池涉及复杂的气-液-固相催化过程，因此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排列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，他们发现这些框架具有独特的分子结构，能够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。

“通过系统地研究有机成分与MOFs和COFs催化活性中心之间的影响，我们可以为我们在未来选择和合成所需的骨架催化剂提供理论依据，”Wang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果。”

Wang和团队建议进一步研究如何根据它们的反应机制更好地制备功能化的MOFs和COFs;混合MOF和COF;以及MOF和COF衍生物的组成控制和形态。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化过程，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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