MOF限域多核钌催化剂

类酶水网络加速

在MOF纳米腔内构建类酶氢键水网络，将水氧化催化活性提升近一个数量级。

马帅 · 王昆 · 王浩 · Guo, Lixia · 李安 · 周雄 · Sihai Yang, Sihai · 张亚文 · Lan, Guangxu

Journal of the American Chemical Society 2026

参数信息

转化频率

20.6 s⁻¹

超低催化剂浓度

3.6 μM

循环稳定性

5 cycles

技术优势

活性提高近 10 倍

MOF 纳米腔内限域的多核 Ru 位点与氢键网络协同，加速了水分子的亲核进攻（WNA）路径，使转化频率达到 20.6 s⁻¹。

超低浓度仍高效

在 3.6 μM 的催化剂浓度下仍能保持优异活性，远低于均相体系所需浓度。

至少循环五次

该非均相催化剂在多次循环后催化性能无明显下降，表现出良好的操作稳定性。

应用场景

• 人工光合作用：高效水氧化催化剂是人工光合作用析氧端的核心组件，可模拟酶催化实现太阳能到化学能的高效转化。
• 光催化水分解：高活性和稳定性的水氧化催化剂可驱动光催化水分解的析氧半反应，提升整体太阳能制氢效率。
• 电催化析氧：分子催化剂在 MOF 中的限域组装提供了高效且稳定的电催化析氧位点，有望用于电解水装置。
• 分子催化：通过 MOF 骨架整合分子催化剂，为设计和优化均相催化剂的非均相化提供了新策略，拓展了分子催化的应用范围。