嵌入纳米孔配合石墨烯的Fe,Ni基金属有机框架作为氧气进化反应的高效电催化剂
Panjuan Tang1, Biagio Di Vizio1, Jijin Yang1
1Department of Chemical Sciences, University of Padova, Via F. Marzolo 1, 35131 Padova, Italy.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|May 10, 2024
概括
使用-铁金属-有机框架 (MOFs) 的新电催化剂在添加剂的石墨烯上,为氧化演化反应 (OER) 提供了一个可持续的替代方案. 这些材料在电化学应用中表现出卓越的性能和稳定性.
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:
- 经济可持续的电催化剂对于在氧化演化反应 (OER) 阳极中替换关键材料至关重要.
- 金属有机框架 (MOF) 显示出作为OER的替代电活性材料的前景.
- 添加石墨烯 (N-doped graphene) 是电催化剂的一个有前途的支材料.
研究的目的:
- 合成和表征基于在N-化石墨烯上培养的Ni-Fe MOFs的新型纳米结构电催化剂.
- 研究分子调节器对MOF生长和由此产生的电催化剂特性的影响.
- 评估合成的MIL-NG-n复合系统的OER性能和稳定性.
主要方法:
- 使用分子调制器在N-化石墨烯 (MIL-NG-n) 上合成基于Ni-Fe的MOF.
- 调整MOF的增长,通过改变分子调节器的数量.
- OER性能的电化学表征,包括电力,Tafel斜率和0.1M KOH中的稳定性测试.
主要成果:
- 合成的MIL-NG-n材料在不同调节器数量的特性方面表现出了非微不足道的趋势.
- 最活跃的材料在10 mA cm-2下达到1.47 V的OER电位 (与RHE相比),Tafel的低斜率为42 mV dec-1.1.
- 电催化剂表现出极好的稳定性,超过18小时的运行时间.
结论:
- MOF架构和N-化石墨烯之间的协同效应显著增强了OER活动和电子转移.
- 这些混合MIL-NG-n材料的性能优于简单的MOF/石墨烯混合物和N-doped石墨烯上的Fe/Ni原子沉积.
- 开发的Ni-Fe MOF/N-doped石墨烯复合材料代表了氧化演化反应的高效和稳定的电催化剂.
