自支撐MOFs電解水催化劑研究獲新進展

據中國科學院網站報道：電解水技術是從水中獲取氫能的一種綠色高效的技術
，但是四電子轉移的析氧反應（OER）donglixuehuanman，youciyinfagaodexiyangguodianshizhiyueledianjieshuizhiqingdezhengtixiaolv。yinci，kaifagaoxiaodexiyangcuihuajicongercujindianjieshuijishudefazhanyishizaibixing。jinnianlai，jinshuyoujikuangjia（MOFs）材料作為一種兼具均相催化與多相催化優點的晶態多孔材料，在催化（尤其是電催化）領域引起了研究人員的廣泛興趣。但是由於MOFs材料存在著穩定性不高、導電性差、微孔結構不利於傳質、催化位點活性偏低等不足
，嚴重限製了其在電催化領域的廣泛應用。

為wei此ci
，中zhong國guo科ke學xue院yuan福fu建jian物wu質zhi結jie構gou研yan究jiu所suo結jie構gou化hua學xue國guo家jia重zhong點dian實shi驗yan室shi朱zhu起qi龍long課ke題ti組zu與yu日ri本ben產chan業ye技ji術shu綜zong合he研yan究jiu所suo教jiao授shou徐xu強qiang合he作zuo，在zai國guo家jia自zi然ran科ke學xue基ji金jin項xiang目mu等deng的de資zi助zhu下xia
，以yi泡pao沫mo鎳nie鐵tie合he金jin同tong時shi作zuo為wei催cui化hua劑ji基ji底di與yu金jin屬shu離li子zi源yuan
，首shou次ci采cai用yong一yi種zhong半ban犧xi牲sheng模mo板ban法fa成cheng功gong製zhi備bei了le一yi類lei具ju有you可ke控kong組zu分fen和he結jie構gou的de自zi支zhi撐cheng雙shuang金jin屬shuMOF電極材料。

該材料中，超細MOF納米團簇修飾的MOF納米片緊密生長在泡沫合金基底上。該材料可直接作為工作電極用於OER
，表現出遠優於商品RuO2的析氧性能：在1M KOH電解液中僅需227、253 mV的過電勢即可分別獲得10、100 mA cm–2的電流密度，反應進行15小時活性未出現明顯衰減。將其與鉑電極組裝成全水分解器件時
，僅需1.537 V的槽壓即可達到10 mA cm–2的電流密度。通過一係列實驗結果表明
，該材料中，近乎單層的超薄MOF納米片和MOF納米團簇可以提供更多的活性位點和良好的二維電導率，並加快傳質過程
；雙金屬活性位點通過強耦合協同作用進一步提高了其催化活性
；同時，該生長方式可以使MOF納米片與導電基底更緊密接觸，減小了電子傳遞阻力。這一係列因素的共同作用使得所製備的MOF電極材料具有極佳的電催化OER性能。因此


，該工作從分子尺度上實現了對二維MOFs納米片微觀形貌以及電子結構的調控，有助於理解催化劑結構與性能之間的構效關係，為MOFs材料的電化學應用提供了新的思路。該論文第一作者為博士研究生曹昌盛，研究成果發表於《先進功能材料》（Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201807418）
，並被選為期刊內封麵。

此外，該課題組近期還係統總結了近年來MOFs孔表麵工程及催化應用的研究進展，詳細介紹和討論了MOFs孔表麵工程的不同策略和方法
，並用於催化活性位點創造和引入。相關結果發表於Coord. Chem. Rev., 2018, 376, 248-276。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201807418