ACS Catalysis：坚固的Th-MOF负载的半刚性单金属中心催化剂用于高效酸性析氧反应

Nanoyu

2022-07-15

由于金属−有机骨架在酸性析氧过程中的稳定性较差，构建高性能酸性析氧反应的金属MOF电催化剂具有重要意义但极具挑战性。

近日，东华理工大学Feng Luo通过联吡啶Th-MOF（Th-BPYDC）晶体的后金属化反应制备了一种Th-MOF负载的MCl₂@ThBPYDC（M=Cu，Co，Ni）半刚性单金属催化剂。

文章要点

1）研究人员通过单晶X射线衍射基本解析了锚定的单金属中心的结构，即近正方形的平面Mn₂Cl₂配位几何结构，表明它作为一个双可及的开放金属中心的潜力以及由于两个可旋转的电荷平衡Cl⁻阴离子而具有的不寻常的半刚性特征。

2）优化的CoCl₂@Th-BPYDC不仅表现出了与商用IrO₂催化剂相当的卓越的酸性OER活性，而且还表现出了高的电催化稳定性，这归功于坚固的刚性Th-BPYDC骨架、BPYDC配体中单金属中心与联吡啶N之间强烈的螯合配位以及可及的开放的单金属中心。

3）更重要的是，理论计算和动力学分析表明，单金属中心催化剂在OER过程中表现出不寻常的半刚性特征，这与众所周知的MN₄刚性单中心催化剂完全不同。在连接和活化反应中间体时，氯原子可以自由旋转，提供合适的几何空间，从而大大降低了反应能垒。

参考文献

Zhi Gao, et al, Robust Th-MOF-Supported Semirigid Single-Metal-Site Catalyst for an Efficient Acidic Oxygen Evolution Reaction, ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.2c02181

https://doi.org/10.1021/acscatal.2c02181