齐鲁工业大学闫理停、赵学波教授、沈建兴教授联合昆士兰大学王连洲教授在国际顶级期刊《Advanced Materials》发表题为“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”的研究论文。齐鲁工业大学（山东省科学院）为第一完成单位，这也是校（院）首次以第一单位在《Advanced Materials》发表研究论文。

发展可再生、安全、清洁、可持续的新能源及其所需的能源存储与转换技术是当下全球性的热门课题，其中，超级电容器、锂离子电池、金属空气电池、氢氧燃料电池、电解水等作为典型的能源存储与转换技术具有极大的应用潜力和研究价值。其反应过程中的关键电极反应如氧气还原反应（ORR）、析氧反应（OER）、析氢反应（HER）等，均涉及到反应中间体在电极上的吸附和离解的复杂反应过程，因此需要催化剂来加快反应的进行。相较于传统的粉末催化剂，自支撑碳基膜材料不需要繁琐的电极制备过程，不仅具备优异的导电性，可以为电子转移提供通道，其较高的比表面积也可以暴露出更多的催化活性位点，提高膜材料的催化性能。该研究选用中空球形金属有机框架化合物（MOF）作为“间隔物”和自牺牲模板，利用MOF自生长的碳纳米管“针线”，将二维石墨烯片层“缝合”起来，构建了一种柔性三维自支撑的多孔碳纳米管石墨烯复合膜材料。得益于MOF中金属及有机配体的可控性，可以在膜结构中引入均匀分布的金属纳米颗、少层氮掺杂石墨碳“铠甲”结构。这种特殊的纳米结构不仅可以提高膜材料的催化活性，还可以大大提高膜材料的稳定性。该方法具有很好的普适性，可用于多种纳米结构的MOF及二维材料，可广泛用于多种功能膜材料的合成与制备，具有广阔的应用前景。