电化学（中英文）
2025, 31 (
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2405241-.
金属有机框架（MOF）材料作为典型的半导体材料，由于其本征的较差电子导电性，严重限制了其在燃料电池电催化领域的直接应用。为此，本文提出了一种解决策略，即在MOF晶体生长过程中加入碳纳米管（CNTs），最终合成了一种具有独特的CNT穿插在MOF晶体结构中的Co金属卟啉基的催化剂TCPPCo-MOF-CNT。物理表征表明，CNTs的插入不仅增强了催化剂整体的导电性，同时也保留了MOF本身的晶体结构和金属卟啉的原始特性。并且，由于CNTs的插入，在催化剂内部形成了大量促进传质的介孔结构，并产生了可以极大提升反应过程中传质效率的分级多孔结构。XPS揭示了插入的CNT中的碳原子改变了催化活性中心Co上的电子云密度，优化了催化中心的电子结构。在中性条件下，TCPPCo-MOF-CNT催化剂的半波电位达到0.77 V（vs. RHE），明显优于未插入CNT的单纯MOF材料制备的催化剂。最后，将TCPPCo-MOF-CNT作为阴极催化剂和Nafion-117组装成PEM微生物燃料电池（MFCs），MFCs显示其最大功率密度可达到约500 mW·m-2。因此，TCPPCo-MOF-CNT可作为一种有效的中性环境下ORR催化剂，同时此策略也为其他半导体材料提升电催化活性提供了一种方法。
