CuCo 雙金屬有機(jī)框架納米顆粒（CuCo-MOF）是一類由銅（Cu）和鈷（Co）兩種金屬中心與有機(jī)配體通過配位鍵自組裝形成的晶態(tài)多孔材料。這類材料結(jié)合了雙金屬協(xié)同效應(yīng)和金屬有機(jī)框架（MOF）的高比表面積、可調(diào)控孔道結(jié)構(gòu)等特性，在電催化、光催化、環(huán)境修復(fù)和能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

一、材料特性

1. 雙金屬協(xié)同效應(yīng)
   Cu和Co的共摻雜可優(yōu)化電子結(jié)構(gòu)，提升催化活性。例如：

• 析氫反應(yīng)（HER）：在Cu-CAT納米棒中引入Co后，氫吸附自由能（ΔGH*）從0.46 eV降至0.14 eV（接近Pt的0 eV），顯著降低過電位（堿性條件下僅需52 mV驅(qū)動(dòng)10 mA/cm2電流密度）。

• 過氧單硫酸鹽（PMS）活化：CuCo-BDC材料中，Cu-Co電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)Co(III)/Co(II)循環(huán)，污染物降解速率達(dá)Cu-BDC的300倍。

2. 高比表面積與介孔結(jié)構(gòu)

• 二維CuCo-BDC納米片比表面積達(dá)數(shù)百平方米每克，介孔尺寸（2-50 nm）促進(jìn)傳質(zhì)，提升催化效率。

• 納米纖維復(fù)合材料（CuCo-MOF@NF）通過靜電紡絲技術(shù)制備，兼具柔性與高穩(wěn)定性，適用于連續(xù)流催化反應(yīng)。

3. 可調(diào)控的合成方法

• 水相室溫合成：以Na?BDC為配體，避免高溫高壓和有毒溶劑，降低生產(chǎn)成本。

• 溶劑熱法：適用于制備結(jié)晶性良好的塊體材料，但需控制反應(yīng)條件以防止團(tuán)聚。

• 光誘導(dǎo)還原法：在MOF孔道內(nèi)原位構(gòu)筑Cu單原子與Cu摻雜Au納米顆粒，實(shí)現(xiàn)CO?光還原生成乙烷（C?H?），電子選擇性達(dá)71.1%。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 電催化

• 析氫反應(yīng)（HER）：CuCo-CAT/CC（碳布基底）在堿性和中性介質(zhì)中表現(xiàn)出與Pt/C相當(dāng)?shù)幕钚?，且穩(wěn)定性優(yōu)異（1000次循環(huán)后性能無衰減）。

• 氧還原反應(yīng)（ORR）：雙金屬位點(diǎn)協(xié)同促進(jìn)氧分子吸附與還原，有望替代貴金屬催化劑用于燃料電池。

2. 光催化

• CO?還原：基于MOF的Cu單原子與Cu摻雜Au納米顆粒協(xié)同催化，將CO?轉(zhuǎn)化為高附加值燃料（如C?H?），為碳中和提供新路徑。

• 污染物降解：CuCo-BDC在可見光下活化PMS，30分鐘內(nèi)去除率>93%的磺胺甲惡唑（SMX）等污染物。

3. 能源存儲(chǔ)

• 超級(jí)電容器：CuCo-MOF的高比表面積和導(dǎo)電性提升電荷存儲(chǔ)能力，循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異。

• 鋰離子電池：作為負(fù)極材料，雙金屬協(xié)同效應(yīng)緩解體積膨脹，延長(zhǎng)電池壽命。

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