中國科學院寧波材料技術與工程研究所張濤教授課題組與浙江大學侯陽教授和大連化學物理研究所肖建平教授合作CAS提出了一種新穎的二維(2D)納米限制策略，以強烈增強低電導率金屬有機框架(MOF)的析氧反應(OER)活性。結果發(fā)表在《自然通訊》上。
幾十年來，開發(fā)用于電化學轉化水以產生環(huán)境友好和可持續(xù)的氫能的高效電催化劑已經引起了極大的關注。
盡管OER在水分解中起著至關重要的作用，但陽極上的OER需要相對較高的熱力學勢來加速水分解動力學。由于表面積大、孔隙率可調、成分多樣和金屬中心，MOFs已成為高效OER電催化劑的有希望的候選者。然而，大多數(shù)MOF本身較差的導電性嚴重阻礙了它們的催化活性。
為了解決這個問題，NIMTE的研究人員提出了一種電化學策略，通過雙電極電化學系統(tǒng)將MOFs限制在石墨烯多層之間，從而使導電性差的MOFs具有顯著增強的催化性能。
所制備的NiFe-MOF//G顯示出非常低的106mV過電勢，達到10mAcm-2，超過了原始的NiFe-MOF以及其他先前報道的MOF及其衍生物。此外，NiFe-MOF//G電極高度穩(wěn)定，在10mAcm-2下可保持150h以上的性能而沒有明顯的活性衰減。
值得注意的是，X射線吸收光譜實驗和密度泛函理論計算的結果表明，石墨烯多層的納米限制優(yōu)化了MOF材料的電子結構和催化中心，在MOF中形成了高反應性的NiO6-FeO5扭曲八面體物質。結構體。此外，納米限制降低了水氧化反應的極限電位。
納米限制策略可以應用于其他不同結構的MOFs，大大提高了它們的電催化活性。同時，這項工作挑戰(zhàn)了原始MOFs作為惰性催化劑的普遍概念，并揭示了導電性差甚至絕緣MOFs在電催化應用中的巨大應用潛力。
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