四川
文章來源：
Jianhong Jiang, Xianming Xia, Hongbo He. Novel Vinylene-Linked COF Ruthenium Catalyst Design Achieves Record Performance in Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers. Chinese Journal of Structural Chemistry, 2025, 100656. https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2025.100656.
質子交換膜電解水（PEMWE）作為綠氫生產的核心技術，憑借其高電流密度與零碳排放特性，已成為全球能源轉型的關鍵支柱。然而，陽極析氧反應（OER）的緩慢動力學嚴重制約其商業化。傳統貴金屬催化劑在酸性環境中面臨三重挑戰：含氧中間體的脫質子化過程存在顯著能壘；酸性介質中金屬溶解與晶格氧化誘導結構重構，造成活性位點不可逆損失；為維持催化性能需采用高負載量貴金屬，高昂的制造成本嚴重限制了其規模化應用。這些挑戰共同導致質子交換膜水電解的實際能效遠低于理論預期，成為綠氫技術推廣的關鍵瓶頸。
湘南學院化學與環境科學學院何洪波副教授受邀在Chinese Journal of Structural Chemistry 期刊“News & Views”專欄撰寫題為“Novel Vinylene-Linked COF Ruthenium Catalyst Design Achieves Record Performance in Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers”的文章，該文章評述了浙江大學侯陽教授團隊在超分子工程策略構建COF框架和金屬氧化物之間的協同催化體系應用于質子交換膜電解水領域的最新研究成果（Adv. Mater. 2025, 37, 2417374），原文連接：https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2025.100656.
·評述內容·
該團隊通過超分子工程策略構建的乙烯基鏈接共價有機框架（COF）與RuO2強耦合體系，實現了酸性氧還原反應（OER）催化劑的突破性進展。研究團隊合成的COF-O(3)在0.5 M H2SO4、80℃環境中表現出卓越的穩定性，且其質子電導率達396.8 mS cm-1 ，接近商用Nafion膜水平，這得益于預先設計的親水性乙氧基側鏈——通過形成氫鍵網絡，優化了水分子保留與質子跳躍路徑。進一步，COF-O(3)與吸附的*OOH中間體產生強耦合作用，使脫質子化過渡態能量降低0.34 eV，質子轉移速率提升1.7倍，從根本上突破了傳統催化劑的動力學限制。
圖1.(a) 酸性OER傳統催化體系的挑戰; (b) COF-O（n）的結構模型; (c) COF-O(n) 質子電導率; (d) 中間體轉化過程中催化劑-水界面處氫鍵網絡示意圖
在PEMWE單電池測試中，RuO2@COF-O(3)性能顯著優于商業催化劑：1.0 A cm-2電流密度下槽壓僅1.54 V（商業RuO?為1.89 V），200 mA cm-2工況下180 h衰減率小于5 μV h-1，且Ru負載量降至0.76 mg cm-2（較傳統催化劑減少68%）。該成果不僅驗證了COF作為可定制化平臺的獨特優勢——通過分子級孔道設計與表面化學調控，同步解決活性、穩定性與傳質難題，為提升PEMWE設備壽命和降低綠氫成本提供了技術支點。隨著合成工藝優化與替代金屬中心探索，該體系有望加速全球能源結構向零碳轉型，加快綠氫經濟時代的到來。
· 本期責任編輯 ·
何洪波，湘南學院化學與環境科學學院副教授、碩士生導師、南嶺學者，郴州市高層次人才。2020年6月于中山大學獲博士學位；2022年7月浙江大學博士后出站；2022年9月加入湘南學院化學與環境科學學院工作。研究方向聚焦光電催化材料在能源與環境領域的應用。主持湖南省自然科學基金青年項目、湖南省教育廳重點項目及湖南省教育廳優秀青年項目。以第一作者或通訊作者身份發表SCI論文20余篇，授權國家發明專利7項。入選2024年中國知網高被引學者（TOP 5%）。擔任Chin. J. Struct. Chem.，Soft Sci.，Tungsten等期刊青年編委。
Clean Energy Science and Technology (CEST)是一份國際開放獲取的同行評審期刊，出版頻率為一年四期（季刊）。2023年7月在上海召開創刊編委會并正式創建，2023年9月創刊號上線。期刊由愛丁堡大學范先鋒教授與北京化工大學楊衛民教授擔任主編。本刊旨在以原創研究文章、綜述文章以及評論等形式發表高質量的權威性和跨學科觀點及成果，領域涵蓋生物質能、太陽能、氫能、風電、清潔原子能，以及清潔能源的轉換儲存、材料裝備及安全、系統優化、開發利用和清潔能源政策等多個板塊。CEST的目標是創辦清潔能源領域國際一流學術期刊，我們將始終貫徹高質量發展宗旨，堅守期刊發展目標。2024年12月，CEST正式確認被Scopus數據庫收錄。2025年我們誠邀全球專家學者積極投稿！
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