金属有机框架(MOFs)是一类新兴的有机-无机杂化材料。其高表面积,良好的孔隙率以及丰富可调的结构使它在催化、吸附、药物输送等领域大放异彩。 电催化水分解是制取绿色能源氢气的一种方式。然而水分解的半反应析氧反应(OER)由于复杂的电子转移机制因而在动力学上十分缓慢。因此开发优异的OER催化剂是加快电催化水分解的关键。
近日,东南大学的陈金喜教授团队通过采用混合配体策略,在掺杂适量的缺陷配体肉桂酸(CA)的情况下成功合成了具有海绵棒状结构的MIL-88A(Fe)-CA0.3并用于电催化OER。电化学结果表明MIL-88A(Fe)-CA0.3有着优异的催化性能,在电流密度为100 mA cm-2时,过电位仅为248 mV。研究表明,缺陷配体CA的加入使MIL-88A(Fe)原来的棒状结构被塑造成了具有更高表面积的海绵棒状结构因而能够吸附更多的中间体。CA的加入还使得MIL-88A(Fe)-CA0.3产生了大量的不饱和金属位点。当然,缺陷配体的掺入需要适量,当掺入量超过一定水平反而会显著降低材料的催化性能。同时MIL-88A(Fe)-CA0.3也展现了非常好的稳定性,在10 mA cm-2的电流密度下能够保持超过70小时且电势仅上升0.55%。深入研究表明,CA的引入不仅会在MIL-88A(Fe)-CA0.3中产生不饱和金属中心,还会使其处于亚稳态,这两方面原因共同促进了MOFs的表面重构,加速了催化过程中FeOOH的生成,从而加速了催化过程。这种混合配体策略方法简便成本低廉,为开发MOFs作为优异OER催化剂提供了一种新思路。
论文信息 Sponge Rod-Like MIL-88A(Fe)-CA0.3 for Efficient Oxygen Evolution Reaction Xin Deng, Wenting Sun, Zijun Xu, Jinqi Hu, Ke Zhang, Yongbing Lou, Jinxi Chen ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202401944