金属有机框架:通过有机酸蚀刻和重建直接合成 作为氧气进化电催化剂的披露
Xiao Wang1, Wei Zhou2, Shengliang Zhai1
1Institute of Frontier Chemistry, School of Chemistry and Chemical Engineering, Shandong University, Qingdao, 266071, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|January 22, 2024
概括
一种新的蚀刻策略将金属有机框架 (MOF) 直接合成到金属支上. 这种方法使动态结构重建成为可能,从而产生高效和稳定的氧演化反应 (OER) 电催化剂.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 金属有机框架 (MOFs) 显示出氧化演化反应 (OER) 的电催化剂的潜力.
- 在支上直接合成MOF是具有挑战性的,但对于理解结构-活动关系至关重要.
- 现有的方法缺乏在支上化学结合的MOF的常规合成.
研究的目的:
- 开发一种用于在金属支上直接合成MOFs的新方法.
- 在OER期间调查MOF的结构演变和电子特性.
- 探索MOF的结构-活动关系,以提高OER性能.
主要方法:
- 有机酸蚀刻策略 (AES) 用于直接合成MOF.
- 在金属支上合成MFc-MOF (M=Ni,Co,Fe,Zn) 纳米板,使用铁二氧酸.
- 使用X射线衍射,低剂量传输电子显微镜,拉曼操作和减弱的总反射率里埃变换红外光谱学进行了表征.
- 密度函数理论 (DFT) 计算用于分析电子结构.
主要成果:
- 在金属支上直接合成MFc-MOF纳米板是通过AES实现的.
- 在OER期间,NiFc-MOF表现出动态的结构重建,导致优化电子结构.
- 重建的NiFc-MOF表现出极好的OER性能,具有较低的超电位 (130 mV在10 mA cm−2) 和长期稳定性 (144 h).
结论:
- 通过AES方法,可以直接合成MOF,并在OER过程中揭示动态结构重建.
- 这项工作为设计基于MOF的先进电催化剂提供了新的途径.
- 这些发现激发了OER应用中更高效的催化剂的开发.
