開發(fā)高效的氧電催化劑并揭示其潛在的催化機(jī)理對(duì)高性能能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能技術(shù)具有重要意義。
近日，新加坡南洋理工大學(xué)樓雄文教授報(bào)道了報(bào)道了一種，它通過連續(xù)的陽離子和配體交換策略制備出一種新型的CoCu基雙金屬-有機(jī)骨架納米盒(CoCu-MOF NBs)，作為一種極有前途的析氧反應(yīng)（OER）電催化劑。
本文要點(diǎn)
要點(diǎn)1. 研究人員使用尺寸約1.5 μm的Co基沸石咪唑骨架納米立方體（ZIF-67 NCs）作為起始材料。通過化學(xué)腐蝕的方法，首先從初始的ZIF-67 NCs中制備了單寧酸(TA)螯合鈷配合物納米盒（TA-Co NBs），該納米盒具有相對(duì)光滑的表面。然后，在Cu2+離子溶液中通過陽離子交換過程將得到的TA-Co NBs轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Cu改性的TA-Co NBs（TA-CoCu NBs），其中TA-Co NBs的部分Co位被Cu原子取代。隨后，TA-CoCu NBs通過配體交換過程被轉(zhuǎn)化為最終的CoCu-MOF NBs。
要點(diǎn)2. 得益于高度暴露的雙金屬中心和精心設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，CoCu-MOF NBs表現(xiàn)出優(yōu)異的OER活性和穩(wěn)定性，在電流密度為10 mA cm-2時(shí)的過電位僅為271 mV，在300 mV的過電位下的周轉(zhuǎn)頻率為0.326 s-1。
要點(diǎn)3. 結(jié)合準(zhǔn)原位X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜和密度泛函理論（DFT）計(jì)算，研究人員認(rèn)為在OER過程中形成的CoCu基羥基氧化物類似物是CoCu-MOF NBs具有較高OER活性的原因，其中Co與相鄰Cu原子之間的電子協(xié)同作用促進(jìn)了O-O鍵耦合，以實(shí)現(xiàn)快速的OER動(dòng)力學(xué)。
這些發(fā)現(xiàn)可以為合理設(shè)計(jì)和合成面向能源相關(guān)應(yīng)用的高效氧電催化劑提供一些新的見解。
Weiren Cheng, et al, Synergetic Cobalt-Copper-Based Bimetal-Organic Framework Nanoboxes toward Efficient Electrochemical Oxygen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202112775
https://doi.org/10.1002/anie.202112775
