图2. CuO@Co-MOF异质结构建前后的XPS谱图与能带结构 电解结果表明CuO@Co-MOF电极具有良好的GLY转化率,为98.4%,甲酸(FA)选择性为87.3%,并在较低的应用电位(1.37 V vs RHE)下,可达到100 mA cm−2的电流密度。在连续5个恒压电解循环中,GLY的转化率,FA的法拉第效率、产率和选择性保持稳定水平,表明本文制备的材料具有良好的稳定性。本文还将CuO@Co-MOF与已知催化剂的电催化性能进行了比较,表现出优异的催化性能。
图3.材料的GOR性能
Bode图中随着电位的增加,CuO@Co-MOF在OER的拐点发生在1.53 V vs. RHE,而在GOR中出现在1.33 V vs. RHE,表明GOR在更低的电位下发生。此外,在1.33–1.63 V vs RHE,GOR的相角值明显低于OER,说明GOR反应的反应动力学更快。原位拉曼光谱证实电催化剂会重建得到CuO@CoOOH,表明间接介质(Co2+/Co3+)在GOR反应中的重要作用。
图6材料的DFT计算 为了扩大电极的实用性,构建了CuO@Co-MOF‖CuO@Co-MOF的双功能体系,将GOR与HER耦联。该体系只需要施加1.25 V的电池电压就能达到20 mA cm−2的电流密度,明显低于电催化水裂解(低了470 mV)。与最近报道的用于GOR的双功能体系对比,基于双功能CuO@Co-MOF‖CuO@Co-MOF的GOR体系的能耗明显较低。此外,利用流动电解槽评价了CuO@CoMOF的工业应用潜力,显示了在200 mA cm−2的恒流条件下进行5次循环的40小时长期耐久性试验。表CuO@Co-MOF对GOR具有良好的稳定性。