作为能源转换和储存应用的多功能电催化剂的三层金属有机框架
Fatemeh Shahbazi Farahani1, Mohammad S Rahmanifar2, Abolhassan Noori1
1Department of Chemistry, Faculty of Basic Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran 14117-13116, P.O. Box 14115-175, Iran.
Journal of the American Chemical Society
|February 15, 2022
概括
研究人员使用还原电合成开发了一种新的层层组装的三金属Fe-Co-Ni金属有机框架 (MOF). 这种先进的材料显示出出色的三功能电催化活性,
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 纳米技术
背景情况:
- 越来越多的高效储能和催化需求推动了对先进功能材料的研究.
- 金属有机框架 (MOF) 为能源应用提供可调节的特性.
研究的目的:
- 开发一种新的层层组装的三金属Fe-Co-Ni MOF.
- 评估其三功能的电催化性能,用于的演变,氧的演变和氧的减少反应.
- 评估其适用于气电池和超级电容器.
主要方法:
- 用于LbL MOF制剂的还原电合成.
- 催化活动的电化学表征 (HER,OER,ORR).
- 密度函数理论 (DFT) 计算用于机械洞察.
- 气电池和超级电容器的制造和测试.
主要成果:
- LbL Fe-Co-Ni MOF对 HER (η=116 mV),OER (η=254 mV) 和ORR (E1⁄2=0. 75 V) 的电催化活性非常出色.
- DFT计算显示了有利的水吸附和O-H键延长在金属节点上的关键因素.
- 基于MOF的Zn-空气电池表现出卓越的性能和循环稳定性 (>700个循环).
- 一个不对称的超级电容器实现了高的特定能量 (56.2 Wh kg-1) 和功率 (42.2 kW kg-1).
结论:
- 一种新型LbL组装的多金属MOF已成功合成.
- Fe-Co-Ni MOF 作为一种高性能,多功能电催化剂,用于水分和储能装置.
- 这项工作为设计可持续能源解决方案的先进MOF材料提供了基准.
