金屬有機框架（MOFs）氣凝膠的研究相對較少，主要受到合成方法有限的制約。

2025年2月7日，香港城市大學樓雄文教授團隊在Angewandte Chemie International Edition期刊發表題為《Oxygen-Coordination Single-Atom Nickel catalysts Derived from Water-Induced Metal-Organic Framework Aerogel for Efficient Water Oxidation》的研究論文，Jiawei Zhu為論文第一作者，樓雄文教授為論文通訊作者。

在本文中，作者展示了MOF粉末向MOF氣凝膠的水誘導快速轉化過程，其中宏觀轉變基本上是由于微觀組成單元的重新組裝和形態結構的快速改變。

衍生的催化劑在酸浸出過程留下的大量空穴，導致伴隨碳邊緣上O配位單原子Ni位點的高度富集。因此，這種催化劑在堿性介質中對析氧反應（OER）表現出優異的催化活性，只需要279 mV的低過電位就可以驅動10 mA cm^-2的基準電流密度。

密度泛函理論（DFT）計算進一步揭示了與內部O配位位點和傳統N配位位點相比，邊緣富集的O配位單原子Ni位點上的OER能壘降低，這主要歸因于獨特的O配位結構和協同邊緣效應對活性Ni中心電子結構的優化作用。

圖1：MOF氣凝膠的合成與形成機制

圖2：電化學性能測試

圖3：理論計算與催化機制

綜上，作者通過水誘導的快速轉化過程，成功制備了富含氧配位單原子鎳位點的缺陷碳帶（a-Ni/DCBs），并系統研究了其形成機制。

該催化劑在堿性介質中展現出優異的OER催化性能，主要歸因于豐富的空穴、高暴露的活性位點以及優化的電子結構。

其優異的穩定性和反應動力學使其在實際應用中具有巨大潛力。未來的研究可以進一步探索這種催化劑在其他電化學反應中的應用，并開發更多基于純MOF的功能材料。

Jiawei Zhu, Jia-Wei Zhao, Deyan Luan, Xiong-Wen (David) Lou. Oxygen-Coordinated Single-Atom Nickel Catalysts Derived from Water-Induced Metal-Organic Framework Aerogel for Efficient Water Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed. (2025).