金屬-有機框架(MOFs)由于其較大的比表面積、可調節的孔隙率、周期性的活性位點和成分多樣性，被廣泛認為是電化學H₂O₂生產的有前景的催化劑。然而，由于其有限的電導率、受限的質量滲透率以及被有機配體或殘留溶劑阻斷的活性中心，電催化性能通常取決于其厚度。

因此，發展超薄二維MOFs，最大限度地暴露于不飽和金屬位點并增強質量/電子輸運是有效的策略。但是，電催化劑的原位重建，特別是對于金屬節點和有機連接體之間配位鍵較弱的MOFs，阻礙了本征催化劑種類的鑒定和關鍵效應的機制研究。

此外，在堿性環境下MOFs的水解也不容忽視。盡管Fe/Co/Ni基MOFs在堿性OER過程中的重建現象，包括部分重建和完全重建，已經得到了廣泛認可，但這在2e^-ORR中卻很少被探討。

近日，北京化工大學劉軍楓和香港量子人工智能實驗室郭正曉等重點研究了Ni₃(OH)₂(BDC)₂(H₂O)₄ (NiBDC，其中BDC代表1,4-苯二甲酸)用于催化2e^-ORR生產HO₂^- (堿性環境中H₂O₂脫質子為HO₂^-)。選擇Ni基MOF是基于其優勢特性，包括可調節的電子結構、對氧中間體的適中結合親和力以及堿性條件下的穩定性。

通過優化Ni(OH)₂前驅體轉化過程中的溶解-沉淀速率，成功制備出厚度范圍廣泛的NiBDC，包括超薄(utn-，6 nm)、薄(tn-，24 nm)、厚(tk-，90 nm)和塊(b-，120 nm)狀的NiBDC。所制備的NiBDC表現出與厚度相關的2e^-ORR性能，其中較薄的層狀utn-NiBDC表現出更好的性能。

結合原位和離位表征，研究人員揭示了來自utn-NiBDC的表面部分重構BDC功能化Ni(OH)₂是2e^-ORR的真正活性物種。此外，通過Raman和ATR-FTIR光譜，結合理論模擬，確定了utn-NiBDC和超薄Ni(OH)₂上不同的速率確定步驟(RDS)，表明殘余BDC功能化對提高質子相關步驟有顯著影響，并為*OOH中間體提供適當的結合，從而確保提高2e^-ORR性能。

性能測試結果表明，utn-NiBDC在200 mA cm^-2工業電流密度下的HO₂^-生產速率為13.7 mol g_cat^-1 h^-1、流動池中HO₂^-選擇性為92%、穩定運行超過100小時，表現出有優異的2e^-ORR性能。總的來說，該項工作強調了MOF在2e^-ORR過程中的重建起到的重要作用，所提到的合成策略和殘余配體效應可以指導未來MOF預催化劑設計，提高大規模H₂O₂生產性能。

Residual ligand-functionalized ultrathin Ni(OH)₂ via reconstruction for high-rate HO₂^- electrosynthesis. Nature Communications, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-60467-0