陈邦林/林仕伟Angew.:自重构MOFs异质结用于可切换的OER 2022年11月3日 上午1:40 • 顶刊 • 阅读 27 本文报道了通过氧化还原电化学和拓扑引导策略构建了稳定的自重构MOF异质结 设计同时具有优异的析氧反应(OER)活性和耐久性的金属-有机骨架(MOF)基催化剂是非常必要的,但由于其固有活性有限导致在苛刻的OER条件下难以实现。基于此,美国德克萨斯大学陈邦林教授和海南大学林仕伟教授(共同通讯作者)等人报道了通过氧化还原电化学和拓扑引导策略构建了稳定的自重构MOF异质结。由于Ni-BDC-1(BDC=1, 4-苯二甲酸)氢键的抑制作用,对比完全重构的Ni-BDC-3(332 mV),在电流密度为10 mA cm-2下,自重构MOF异质结显示出225 mV的低过电位,显著提高的OER活性。 作者进行DFT计算,以深入了解自重构MOF异质结改善的OER活性。由析出的NiOOH作为上表面和Ni-BDC-3作为底层组成的双重结构,同时NiOOH被构建为Ni-BDC-3R的模拟模型。当未施加电势(U=0 V)时,两种催化剂的自由能均上升,表明需要施加额外的电势来触发OER反应。 具体而言,OH*的吸附(步骤I)显示Ni-BDC-1R的最高势垒(ΔG1=1.40 eV),表明MOF异质结上对OH*的弱吸附亲和力。对于Ni-BDC-3R,作为RDS的OH*氧化为O*(步骤II)具有1.26 eV的势垒。因此,Ni-BDC-1R需要更多的能量来促进OER过程。 当施加电位达到1.3 V时,Ni-BDC-1R仍显示出吸附OH*的最高吸热自由能(0.29 eV)。在相同条件下,Ni-BDC-3R很容易形成O*物种,而其OER反应过程受到OH*吸附的限制(ΔG1=0.14 eV)。 能量势垒分析表明,在1.3 V下,Ni-BDC-3R比Ni-BDC-1R对OER反应的能量更有利。从热力学角度来看,OER可以在Ni-BDC-1R的起始电位(1.4 V)附近自发发生,导致独特的泵开启OER活性 Self-Reconstructed Metal-Organic Framework Heterojunction for Switchable Oxygen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202214794. https://doi.org/10.1002/anie.202214794. 原创文章,作者:华算老司机,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2022/11/03/393b92f324/ Angew.催化海南大学美国德克萨斯大学 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 青科大/石大Nano Res.:PtOx-NiOn/NF在碱性海水中实现优异的电催化整体水裂解 2023年10月11日 福建物构所Angew. 丨导电MOF实现高效CO2电化学甲烷化 2023年10月24日 ACS Catalysis:同核双原子Fe-Fe催化剂催化CO2还原 2022年9月24日 清华大学杨诚&香港城市大学支春义,最新JACS! 2024年7月5日 AEM综述:用于高压锂电池,聚合物电解质准备好了吗? 2023年10月8日 郑大易莎莎Small:CoFe MOF功劳大,增强BiVO4电荷转移以促进光电化学水分解 2023年10月14日