有机骨架结构对NiFe-MOF阳极析氧活性的影响

煤炭转化
网络首发时间：2024-05-23 15:07:29

作者

钟达忠赵陶郝根彦赵强
单位

太原理工大学化学工程与技术学院山西省气体能源高效清洁利用重点实验室山西工学院
摘要

合理设计用于电解水制氢阳极析氧反应(OER)的高活性电催化剂对清洁能源和生态的可持续发展至关重要。然而，由于OER四电子转移的动力学过程较为缓慢，导致其过电位较高，开发高效的阳极催化剂仍是一个重大挑战。金属有机骨架(MOF)因结构多样性和超高的比表面积被视为有潜力的OER电催化剂。目前针对MOF材料活性的调控主要集中在金属中心的调控上，而阴离子有机配体对阳极析氧催化活性的影响依然未知。目前NiFe双金属材料被发现具有最高的阳极析氧催化活性。因此，通过溶剂热法构建具有等网状结构的系列羧酸型NiFe-MOF来阐明羧酸连接体不同长度对其OER性能的影响(三种不同的有机配体分别是：对苯二甲酸(BDC)、2，6-萘二羧酸(NDC)和4，4’-联苯二甲酸(BPDC))。在1 M KOH中，NiFe-BDC在10 mA/cm2的电流密度处仅需223 mV过电位，远优于NiFe-NDC(267 mV)和NiFe-BPDC(284 mV)。此外，NiFe-BDC仍具有出色的动力学以及长达200 h的稳定性。本征催化活性表明有机配体在催化中起到关键作用。其优异的性能主要归因于优化其电荷结构，并且具有丰富的活性位点，这共同促进了OER电催化性能。
关键词

金属有机框架析氧反应结构设计配体调控电催化剂稳定性
文章目录

0 引言
1 实验部分
1.1 材料
1.2 Ni-MOF的制备
1.3 NiFe-MOF的制备
1.4 表征
1.5 工作电极的制备
1.6 电化学测试
2 结果与讨论
2.1 物相结构分析
2.2 表面形貌分析
2.3 表面组成和价态分
2.4 OER性能测试
3 结论
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