近日，柔性电子（未来技术）学院霍峰蔚教授、张伟娜教授团队和东北大学付昱教授团队在金属有机骨架材料（MOFs）的氢溢流现象研究中取得重大突破，发现水分子对于MOFs中氢溢流现象的显著促进作用，相关研究成果发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。

氢化反应中，氢气在贵金属活性中心裂解为活性氢原子后迁移到载体材料上，并在载体材料上继续迁移的现象被称为氢溢流现象，它可以创造新的氢化活性位点，具有提高催化剂的活性，选择性和稳定性的潜力。在众多的催化载体材料中，金属有机骨架（MOFs）材料因具有密度轻，比表面积大，丰富而规则的孔道结构等特点受到了研究者们的广泛关注。然而，MOFs材料的氢溢流现象存在着难以表征，溢流效果差，机制不清等问题，限制了氢溢流现象在MOF基催化剂中的理论研究和催化应用。

为此，霍峰蔚教授、张伟娜教授团队和东北大学付昱教授团队联合开发了一种通过配体加氢和结构转化为检测器，检验MOFs中的氢溢流现象的研究模型。团队发现向MOFs中引入微量水分子可以增强氢溢流现象。通过模型计算，在氢气常压200 ℃下，增强后的氢溢流现象可以覆盖直径约100 nm的区域。理论计算结果发现孔道中的水分子簇构筑了一条能垒更低的活性氢迁移路径，在与配体路径的共同作用下提高了活性氢迁移效率。此外，水分子辅助氢溢流增强策略具有很强的普适性，可以在多种MOFs或COFs结构中成功应用。更重要的是，实验证明该策略增强的氢溢流效应可以提升催化反应效率，提高催化剂的稳定性，实现了MOF基催化剂中氢溢流效应的首次催化应用，为将来的高活性、高稳定性、高选择性、环境友好的多孔晶体催化剂材料的设计和研发提供了新的思路。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-40697-w