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한국전기화학회 한국전기화학회

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Vol.28, No.4, November 2025

Recent Progress in MOF-Derived Electrocatalysts for Efficient and Selective CO2 Reduction효율적이고 선택적인 이산화탄소 환원을 위한 MOF 유래 촉매의 최근 연구 동향
JKES Vol.28, No.4, pp.151-158, November 2025
DOI : https://doi.org/10.5229/JKES.2025.28.4.151
Sungyool Bong*봉성율*
Department of Chemistry Education, Kongju National University, Gongju, Chungcheongnamdo 32588, Republic of Korea공주대학교화학교육과, 충청남도공주시, 32588, 대한민국
C. A. E-mail : bongsy@kongju.ac.kr

금속-유기 골격체(MOF) 및 MOF 유래 구조체 기반의 전기화학촉매가 전기화학적 이산화탄소환원 반응(CO2RR)에서 보여주는 응용 가능성과 구조적 강점을 종합적으로 고찰한다. MOF는높은 구조 유연성과 다공성, 금속 중심의 조절 가능성 등으로 인해 선택적 생성물 전환과 반응효율 향상 측면에서 주목받고 있다. 본 논문에서는 최근 발표된 세 가지 대표 사례를 중심으로MOF 기반 촉매의 구조–성능 관계를 비교 분석하였다: (1) 다양한 MOF 기반 구조체의 활성점설계 전략, (2) 질소 도핑 탄소 매트릭스에 Ni 금속을 내포한 복합 구조, (3) Sb 도핑을 통해전자 구조가 조절된 Bi 기반 촉매의 사례를 통해 반응 중간체의 안정화, HER 억제, 다탄소 생성물 유도 등에서 각각 차별화된 성능을 입증하였다. 본 총설에서는 MOF 유래 촉매의 전자 구조 제어와 구조 설계의 방향성을 도출함으로써, 고효율 이산화탄소 전환 촉매 개발을 위한 기반을 제공한다.

 

This review systematically explores the potential and structural advantages of metal– organic frameworks (MOFs) and MOF-derived electrocatalysts in the electrochemical CO₂ reduction reaction (CO₂RR). MOFs provide high surface area, tunable metal sites, and flexible structural motifs that enable the selective conversion of CO₂ to valuable products such as CO, formate, and multicarbon compounds. Focusing on three recent representative studies, this work analyzes: (1) MOF-based structural strategies for active site design, (2) Ni nanoparticles embedded in nitrogen-doped carbon matrices derived from MOFs, and (3) Sb-doped Bi-based catalysts with enhanced formate selectivity. These studies demonstrate how metal doping, intermediate stabilization, and electronic structure modulation contribute to performance optimization and durability. By comparing these approaches, this review outlines the key principles in MOF-derived catalyst design and highlights promising future directions toward scalable, high-efficiency CO₂RR electrocatalysts.

Keyword : Metal?organic frameworks (MOFs), CO2 electroreduction, electrocatalysts, structure performance correlation,, doping effect

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