在MOF上的功能工程铁单原子站点支持增强的电化学水分裂
Sundaramoorthy Marimuthu1, Ayyavu Shankar1, Pratiksha Gawas1
1Department of Chemistry, SRM Institute of Science and Technology, Kattankulathur, Chengalpattu, Tamil Nadu, 603 203, India.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|June 4, 2025
概括
在-碳支上设计的铁单原子催化剂显示了氧和进化反应的优秀双功能性能. 这种金属有机框架策略优化了活性站点,以实现高效和持久的电催化.
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
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 精确控制-碳支 (MSA-N-C) 上的过渡金属单原子位点,对于高效的电解生产至关重要.
- 在MSA-N-C催化剂中的活性中心的刚性限制了其电子配置和电催化性能的优化.
研究的目的:
- 通过基于的金属有机框架 (MOF) 策略,在碳支 (MSA-N─C) 上展示一个高度活跃和持久的双功能金属单原子位.
- 在-碳支 (FeSA-N─C) 上设计铁单原子站点,在氧进化反应 (OER) 和进化反应 (HER) 两种情况下都具有显著的电催化性能.
主要方法:
- 使用基于氨酸的金属有机框架 (MOF) 策略合成MSA-N─C催化剂 (MFe,Co和Cu).
- 在-碳支 (FeSA-N─C) 上,通过优化协调结构和增加活性位点的体积,工程化铁单原子位点.
- 在性电解质 (1.0 M KOH) 中研究了电催化性能.
主要成果:
- 工程设计的FeSA-N─C催化剂对OER和HER都表现出了显著的双功能电催化性能.
- 在≈10 mA cm-2时,OER达到≈288.0 mV,HER达到≈206.0 mV的低超电位.
- 加强Fe─N─C协调促进了OFeO中间体的形成和激活,减少了能源障碍.
结论:
- FeSA-N─C催化剂表现出优越的内在催化活性和耐用性,这是由于最佳的协调和高密度的活性位点.
- MOF策略为Fe-N4微环境提供了可调节的灵活性,使原子级电催化剂的合理设计成为可能.
- 这种方法推动了用于电解生产的高效电催化剂的开发.


