設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于金屬有機(jī)框架（MOF）納米片陣列（MOFNAs）的高效電催化劑，其具有可控的活性異質(zhì)界面，用于析氧反應(yīng)（OER）是一項(xiàng)迫切且具有挑戰(zhàn)性的研究。
基于此，浙江工業(yè)大學(xué)張旺研究員（通訊作者）等人報(bào)道了通過(guò)在Ni-MOF和γ-FeOOH納米片之間引入連接頭缺陷，合成了MOF基納米片陣列（γ-FeOOH/Ni-MOFNA）。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，所制備的γ-FeOOH/Ni-MOFNA表現(xiàn)出優(yōu)異的OER性能，在電流密度為10 mA cm?2和100 mA cm?2時(shí)的過(guò)電位分別為193和222 mV。通過(guò)自旋極化DFT計(jì)算，作者研究了不同位置界面位點(diǎn)的OER催化機(jī)制。根據(jù)具有界面活性Ni和Fe位點(diǎn)的γ-FeOOH/Ni-MOFNA的最佳模型發(fā)現(xiàn)，Ni-MOFNA中暴露的Ni位點(diǎn)產(chǎn)生的界面活性Ni位點(diǎn)在界面形成過(guò)程中通過(guò)橋接氧與Fe離子結(jié)合，而靠近界面的Fe位點(diǎn)被作為γ-FeOOH一側(cè)的活性位點(diǎn)。根據(jù)吉布斯自由能圖發(fā)現(xiàn)，γ-FeOOH/Ni-MOFNA中的Ni位點(diǎn)和Fe位點(diǎn)都比Ni-MOFNA中的原始Ni位點(diǎn)對(duì)*OH的吸附更有利。原始Ni位點(diǎn)的OER過(guò)程受到從*OH到*O的轉(zhuǎn)換步驟的限制，在平衡電位下吸熱自由能高達(dá)0.92 eV，導(dǎo)致OER活性相對(duì)較差。對(duì)比Ni-MOFNA中的原始Ni位點(diǎn)，γ-FeOOH/Ni-MOFNA中的界面Ni位點(diǎn)在熱力學(xué)上更容易形成中間產(chǎn)物*OH。界面Ni位點(diǎn)為OER由*O生成*OOH的速率決定步驟提供了0.31 eV的理論過(guò)電位，而界面Fe位點(diǎn)的速率決定步驟是從*O到*OOH的轉(zhuǎn)換也提供了0.31 eV的理論過(guò)電位。DFT計(jì)算表明，γ-FeOOH/Ni-MOFNA突出的OER活性源于界面上雙金屬位點(diǎn)。Linker Defects in Metal-Organic Frameworks for the Construction of Interfacial Dual Metal Sites with High Oxygen Evolution Activity. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202301075.https://doi.org/10.1002/adfm.202301075.
