目前人们已经付出了相当大的努力来开发基于过渡金属氧化物的析氧反应(OER)催化剂。多金属氧酸盐(POMs)被视为过渡金属氧化物的模型化合物，且含钴POMs(Co-POMs)受到了极大的关注。据报道，基于Co-POM的纳米复合材料由于组分之间的协同作用而显示出高OER活性，然而由于其复杂的结构，每个组分起到的作用尚不清楚。基于此，东京大学Sayaka Uchida课题组利用基于Co-POMs的多孔离子晶体(PICs)高可设计性和明确的结构，建立起组成-结构-功能关系以了解协同催化的根源。
具体来说，研究人员将Keggin型POM[α-CoW12O40]6-和Cr配合物[Cr3O(OOCCH2CN)6(H2O)3]+作为实现非碱性条件下OER的PIC构建块。具有优异OER活性但高度可溶的[α-CoW12O40]6-通过库仑相互作用和由Cr配合物的极性氰基诱导的氢键成功地锚定在结晶PIC基质中，并且PIC表现出高效和持续的OER催化活性，而每个构建块都是无活性的。此外，Tafel斜率和较大的动力学同位素效应值表明，与OER速率密切相关的基本步骤涉及单电子和质子转移反应；电化学和光谱研究清楚地表明，协同催化源于电荷从Cr配合物转移到[α-CoW12O40]6-，[α-CoW12O40]6-的电子密度增加可以增加其碱度并加速去质子化以及增强电子转移以稳定吸附在[α-CoW12O40]6-上的反应中间体。该工作所提的PIC的可设计性可能会为合理设计和发现理想的OER电催化剂提供指导。Oxygen Evolution Reaction Driven by Charge Transfer from a Cr Complex to Co-Containing Polyoxometalate in a Porous Ionic Crystal. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.1c10471
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