在金属有机框架纳米阵列上的表面工程实现了增强和持续的尿素氧化
Ping Li1,2, Wenqin Li1,2, Yuqi Huang1,2
1School of Environment Science and Engineering, Sun Yat-Sen (Zhongshan) University, Guangzhou, 510275, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|August 13, 2023
概括
一种新方法通过用酸盐修改基于的金属有机框架来增强尿素氧化反应 (UOR). 这促进了电催化,提高了耐用性,并克服了CO2中毒等挑战.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 尿素氧化反应 (UORs) 对于能量转化至关重要,但在C─N键裂解和中间溶解方面面临挑战.
- 基于的催化剂对UOR有希望,但需要优化效率和耐用性.
- 金属有机框架 (MOF) 为催化应用提供可调节的结构.
研究的目的:
- 开发一种新的接口协调组装协议,用于修改基于Ni的MOF,用于增强UOR电催化.
- 研究Co-PA修饰改善尿素氧化性能的机制.
- 为了实现增强和持续的UOR电催化,提高耐用性和对二氧化碳中毒的抵抗力.
主要方法:
- 制造 Co-PA 修改的 Ni-BDC MOF 纳米板阵列 (CC/Ni-BDC@Co-PA) 的产品.
- 电化学表征包括循环电压测量,线性扫描电压测量和电化学阻抗光谱学.
- 在现场表征和理论计算 (例如,DFT) 以了解电子结构和反应机制.
主要成果:
- 表面Co-PA修改有效地改变了Ni位点的电子状态,促进了尿素吸附和C-N键裂变.
- 修改后的催化剂表现出增强的水友性和空气厌恶性,减弱*COO吸附,促进CO2脱附.
- CC/Ni-BDC@Co-PA展示了超低电位 (1.300 V 与 10 mA cm-2 的 RHE 相比),低的 Tafel 斜率 (45 mV dec-1),以及优异的耐用性,减轻了 CO2 中毒.
结论:
- 关于Ni-BDC MOF的Co-PA接口协调组合是促进UOR电催化的一种高度有效的策略.
- 使用金属酸盐复合物的表面工程可以克服UORs中的关键挑战,包括中间溶解和催化剂中毒.
- 这项工作为设计基于MOF的先进电催化剂,用于高效和持久的能量转换应用提供了一个新的范式.
