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Nature子刊：约束效应功劳大！二维石墨烯多层约束MOF实现高效催化OER

时间：2022-11-05 来源： 浏览：

Nature子刊：约束效应功劳大！二维石墨烯多层约束MOF实现高效催化OER

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析氧反应(OER)在水分解、金属-空气电池等可再生能源技术中占有重要地位。金属-有机骨架(MOF)是设计高效OER电催化剂的理想材料，但其固有的低导电性严重阻碍了电催化活性的发展。
基于此， 浙江大学侯阳 、 中科院宁波材料所张涛 和 中科院大连化物所肖建平 等开发了一种电化学策略，通过石墨烯多层膜的纳米约束，以增强低导电性MOF的催化性能。
研究人员将商业石墨箔在0.5 M H 2 SO 4 溶液中0.5小时以展开为石墨烯多层膜。随后，使用特定的有机盐溶液作为电解质将有机配体插入扩张的石墨烯/石墨层，处理后的石墨箔浸入金属盐溶液(如Ni 2+ 或Fe 3+ )中，在石墨烯多层膜的界面形成MOF插层(NiFe-BTC//G)。在OER过程中，NiFe-BTC//G在10 mA cm -2 电流密度下的过电位仅为106 mV；其还能够在10 mA cm -2 下连续运行150小时而没有发生明显的性能下降。
实验结果和理论计算表明，石墨烯多层膜纳米约束下Fe和Ni物种之间电子转移增强，这使得Ni-O键结合得更强，增强了OER活性。石墨烯多层膜的纳米约束不仅在MOF结构中形成高度活性的NiO 6 -FeO 5 扭曲的八面体物种，而且还降低了水氧化反应的极限电位。此外，研究人员还将该策略应用于其他不同结构的MOFs，大大提高了其电催化活性。
Exceptional Catalytic Activity of Oxygen Evolution Reaction via Two-dimensional Graphene Multilayer Confined Metal-organic Frameworks. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-33847-z
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