齊魯工業大學閆理停、趙學波教授、沈建興教授聯合昆士蘭大學王連洲教授在國際頂級期刊《Advanced Materials》發表題為“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。齊魯工業大學（山東省科學院）為第一完成單位，這也是校（院）首次以第一單位在《Advanced Materials》發表研究論文。
發展可再生、安全、清潔、可持續的新能源及其所需的能源存儲與轉換技術是當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換技術具有極大的應用潛力和研究價值。其反應過程中的關鍵電極反應如氧氣還原反應（ORR）、析氧反應（OER）、析氫反應（HER）等，均涉及到反應中間體在電極上的吸附和離解的復雜反應過程，因此需要催化劑來加快反應的進行。相較于傳統的粉末催化劑，自支撐碳基膜材料不需要繁瑣的電極制備過程，不僅具備優異的導電性，可以為電子轉移提供通道，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，構建了一種柔性三維自支撐的多孔碳納米管石墨烯復合膜材料。得益于MOF中金屬及有機配體的可控性，可以在膜結構中引入均勻分布的金屬納米顆、少層氮摻雜石墨碳“鎧甲”結構。這種特殊的納米結構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定性。該方法具有很好的普適性，可用于多種納米結構的MOF及二維材料，可廣泛用于多種功能膜材料的合成與制備，具有廣闊的應用前景。
