齊魯工業(yè)大學(xué)閆理停、趙學(xué)波教授、沈建興教授聯(lián)合昆士蘭大學(xué)王連洲教授在國際頂級期刊《Advanced Materials》發(fā)表題為“A Freestanding 3D Heterostructure Film Stitched by MOF-Derived Carbon Nanotube Microsphere Superstructure and Reduced Graphene Oxide Sheets: A Superior Multifunctional Electrode for Overall Water Splittingand Zn–Air Batteries”的研究論文。齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）為第一完成單位，這也是校（院）首次以第一單位在《Advanced Materials》發(fā)表研究論文。
發(fā)展可再生、安全、清潔、可持續(xù)的新能源及其所需的能源存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)是當(dāng)下全球性的熱門課題，其中，超級電容器、鋰離子電池、金屬空氣電池、氫氧燃料電池、電解水等作為典型的能源存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)具有極大的應(yīng)用潛力和研究價值。其反應(yīng)過程中的關(guān)鍵電極反應(yīng)如氧氣還原反應(yīng)（ORR）、析氧反應(yīng)（OER）、析氫反應(yīng)（HER）等，均涉及到反應(yīng)中間體在電極上的吸附和離解的復(fù)雜反應(yīng)過程，因此需要催化劑來加快反應(yīng)的進(jìn)行。相較于傳統(tǒng)的粉末催化劑，自支撐碳基膜材料不需要繁瑣的電極制備過程，不僅具備優(yōu)異的導(dǎo)電性，可以為電子轉(zhuǎn)移提供通道，其較高的比表面積也可以暴露出更多的催化活性位點，提高膜材料的催化性能。該研究選用中空球形金屬有機(jī)框架化合物（MOF）作為“間隔物”和自犧牲模板，利用MOF自生長的碳納米管“針線”，將二維石墨烯片層“縫合”起來，構(gòu)建了一種柔性三維自支撐的多孔碳納米管石墨烯復(fù)合膜材料。得益于MOF中金屬及有機(jī)配體的可控性，可以在膜結(jié)構(gòu)中引入均勻分布的金屬納米顆、少層氮摻雜石墨碳“鎧甲”結(jié)構(gòu)。這種特殊的納米結(jié)構(gòu)不僅可以提高膜材料的催化活性，還可以大大提高膜材料的穩(wěn)定性。該方法具有很好的普適性，可用于多種納米結(jié)構(gòu)的MOF及二維材料，可廣泛用于多種功能膜材料的合成與制備，具有廣闊的應(yīng)用前景。
