Small: 碱性刻蚀Ni-MOF碱性全分解水

纳米技术

2020-09-23

开发高催化活性的电催化剂是高效分解水反应的中心问题，其中有针对性的构建后行为点、改善MOF基材料的导电性能够调控全分解水性能。有鉴于此，北京工业大学李建荣等报道了一种Ni(II)-MOF纳米片阵列，并能通过简便的碱性刻蚀策略对Ni-O键切断，并引入框架外平衡K离子，实现了高反应活性的开放金属位点、同时导电性能得以显著提高。因此，组装了缺陷型Ni-MOF||缺陷Ni-MOF电解液的电池，在1.50 V的稳定电压和10 mA cm^-2碱性环境电流密度中实现了全分解水，同时分解水性能可以和Ir、Pt催化剂的性能媲美。

本文要点：

（1）

MOF材料合成方法。通过Ni的1,4-苯二甲酸（BDC）型MOF（[Ni₂(OH)₂(BDC)]）进行缺陷化处理，即通过KOH刻蚀破坏MOF中的Ni-O键，生成不饱和配位态的Ni位点、框架外K离子。通过SEM观测，发现1 μm宽10 nm厚的Ni-MOF通过交叉连接非常规则的生长在导电基底上，在刻蚀作用中，得到粗糙纳米片界面。

（2）

Ni-MOF在碱性环境中的HER反应过电势低达101 mV (10 mA cm^-2)，该数值虽然仍低于商业化Pt/C的数值（52 mV），但是明显比已有报道的NiFe-MOF、Ni(OH)₂等更好，Ni-MOF的Tafel斜率达到50.9 mv dec^-1，比Ni-MOF、Ni(OH)₂的数值更低。

参考文献

Jian Zhou, Yibo Dou, Xue‐Qian Wu, Awu Zhou, Lun Shu, Jian‐Rong Li*

Alkali‐Etched Ni(II)‐Based Metal–Organic Framework Nanosheet Arrays for Electrocatalytic Overall Water Splitting, Small 2020

DOI: 10.1002/smll.201906564

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201906564