基于非貴金屬的雙金屬電催化劑以其優(yōu)異的性能在析氧反應(yīng)(OER)中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，其性能優(yōu)異的原因并不完全清楚。這是因?yàn)榇呋瘎┙Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得難以準(zhǔn)確控制催化劑活性位點(diǎn)的相對(duì)位置和配位環(huán)境，也難以將催化位點(diǎn)的本征活性與影響催化劑表觀活性的因素（如材料內(nèi)電荷輸運(yùn)、可用活性位點(diǎn)數(shù)量、比表面積、結(jié)晶性等）分離開(kāi)。
近日，天津大學(xué)的雷圣賓教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一系列結(jié)構(gòu)清晰、單分子層厚度的雙金屬Co-Ni二維聚合物(2DP)模型OER催化劑，通過(guò)調(diào)整金屬中心間距或橋梁骨架共軛程度，探究了金屬間耦合強(qiáng)度對(duì)催化劑OER性能的影響。
制備的所有雙金屬催化劑具有相同的形貌、厚度以及結(jié)晶度，確保了后續(xù)電化學(xué)性能的差異僅由催化劑的本征活性所引起，為研究催化劑的結(jié)構(gòu)與本征活性之間的關(guān)系提供了前提。
電化學(xué)數(shù)據(jù)表明：（1）隨著2DP中Co和Ni間距的增大，催化劑的OER活性逐漸降低；（2）在金屬間距不變的情況下，催化劑OER活性隨橋梁骨架共軛程度的增加而增加。
此外，XPS結(jié)果表明，金屬中心間距或橋梁骨架共軛程度對(duì)Co和Ni金屬中心之間的電荷轉(zhuǎn)移有顯著影響，進(jìn)而影響了雙金屬的耦合強(qiáng)度和催化位點(diǎn)的本征活性。OER反應(yīng)后催化劑的形貌沒(méi)有變化，且反應(yīng)后催化劑的IR和XPS數(shù)據(jù)表明：OER反應(yīng)過(guò)程中形成了關(guān)鍵的超氧化物*O-OH中間體以及Co和Ni的高價(jià)態(tài)物種。
該工作有助于更深入地理解金屬間耦合強(qiáng)度對(duì)OER催化劑本征活性的影響，也為高性能雙金屬OER催化劑的設(shè)計(jì)和制備提供了新的思路。
論文信息
Regulating the Synergistic Effect in Bimetallic Two-Dimensional Polymer Oxygen Evolution Reaction Catalysts by Adjusting the Coupling Strength Between Metal Centers
Dejuan Fa, Jiangyan Yuan,Guangyuan Feng, Shengbin Lei, Wenping Hu
文章的第一作者是天津大學(xué)的博士研究生法德娟
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202300532
