AEM：MOF-纳米复合材料的活性和稳定性工程用于高效水氧化

Nanoyu

2021-03-04

金属-有机骨架（MOF）被认为是一种极有前途的电催化水分解候选材料。然而，大多数MOF的电子导电性较低，从而限制了它们作为阳极和阴极材料的应用。此外，目前对控制MOF电催化剂活性和稳定性的关键参数的了解还不够充分。

近日，澳大利亚新南威尔士大学赵川教授，澳大利亚国立大学Antonio Tricoli报道了系统地分析了控制双金属NiFe-MOFs的OER性能和稳定性的关键结构参数。稳定性可以形成具有可控良好的Ni-BTC-MOF晶体结构的Ni-Fe固溶体，从而能够研究特定的金属阳离子中心对活性位点的可及性和本征电化学活性的影响。

文章要点

1）研究人员开发了一种简便的策略来制备均匀分布在具有可调Ni/Fe比的还原氧化石墨烯纳米片（NiFe-MOF/G）上的NiFe-MOF小晶粒。所得的NiFe-MOF/G复合结构既具有高浓度的可及活性金属位点，又具有增强的电荷转移效率。

2）模拟和实验结果表明，Ni位点中Fe离子的置换掺杂显著增加了可及的活性位点，降低了OER速率决定步骤的自由能，从而导致了较高的本征活性。优化后的NiFe-MOF/G纳米复合材料在10 mA cm⁻²下的过电位为258 mV，在碱性条件下连续30 h以上的过电位具有良好的稳定性。

这项工作关于金属中心对MOF的OER性能影响的结果以及灵活的制备策略为未来MOF基电催化剂工程提供了一种有效途径。

参考文献

Yuan Wang, et al, Engineering the Activity and Stability of MOF-Nanocomposites for Efficient Water Oxidation, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202003759

https://doi.org/10.1002/aenm.202003759