Adv. Funct. Mater：用于增强水氧化催化的2D双金属-有机框架

【引言】

鉴于全球变暖和环境危机的日益加剧，迫切需要利用清洁和可持续的物质（例如，太阳能，风能）转化为化石燃料，这可以通过开发具有低成本和高效的能源转换和存储技术来解决。关于电化学水分解和金属-空气电池，析氧反应（OER）无疑被认为是这些应用的关键过程之一。金属有机框架（MOFs）和MOF衍生的纳米结构最近正在成为电催化应用的有前景的催化剂。

【成果简介】

近日，南京工业大学朱纪欣、伍伦贡大学Wenping Sun（共同通讯）等人用Fe-MOF纳米粒子修饰的2D MOFs纳米片作为水性氧化催化剂在碱性介质中进行合成和评价。通过将电化学惰性的Fe-MOF纳米颗粒引入到活性二维MOFs纳米片上，可以显著提高催化活性。在活性Ni-MOF纳米片（Ni-MOF@Fe-MOF）的情况下，过电位为265mV，以在1m KOH中达到10mA cm^-2的电流密度。活性NiCo-MOF纳米片也有类似的性能改善。研究发现，NiO纳米晶粒（≈5nm）在氧气析出反应（OER）过程中原位形成，并作为OER活性中心以及多孔纳米片催化剂的构建模块。这些发现为理解用于水氧化催化的基于MOF的催化剂提供了新的见解，并且也阐明了设计用于电催化的高效MOF衍生的纳米结构。

【图文导读】

图1 杂化纳米片合成

a）合成Ni-MOF@Fe-MOF杂化纳米片的示意图

b）Ni-MOF和c）Ni-MOF@Fe-MOF杂化物的TEM图像

d）Ni-MOF和Ni-MOF@Fe-MOF杂化物的XRD图谱、

e）Ni-MOF@Fe-MOF杂化物的HAADF-STEM图像和相应EDS元素映射图像

图2 XPS光谱

a）测量光谱

b）Ni 2p

c）Fe 2p

d）O 1s

图3 显微分析

a,b) 在OER测试20个CV循环后Ni-MOF@Fe-MOF杂化物的a）TEM和b）HRTEM图像

c）50个循环后Ni-MOF@Fe-MOF杂化体的HRTEM图像

d）20个CV循环后Fe-MOF的HRTEM图像

【总结】

该研究合成了用Fe-MOF纳米粒子修饰的混合Ni基MOFs纳米片。通过将电化学惰性Fe-MOF纳米颗粒引入到活性2D MOFs纳米片上，实现了对水氧化催化活性的显著增强。这项工作为水氧化催化提供了新的见解，并且为开发用于电催化的高效MOF衍生的纳米结构开辟了新的途径。

文献链接：Hybrid 2D Dual‐Metal–Organic Frameworks for Enhanced Water Oxidation Catalysis（Adv. Funct. Mater., 2018, DOI:10.1002/adfm.201801554）

本文由材料人新能源组Allen供稿，材料人整理编辑。

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