AFM：界面Co-O-Ti桥调节MOF电子结构，用于高效pH通用HER

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本文采用原位生长法合成了一种由MXene和CoBDC (CoBDC/MXene)组成的2D/2D异质结构电催化剂。

AFM：界面Co-O-Ti桥调节MOF电子结构，用于高效pH通用HER
电催化水分解是一种有效的绿色制氢方法。铂基催化剂由于其优异的催化性能，被普遍认为是最有效的析氢反应电催化剂。然而，铂基材料的稀缺性和高成本限制了其大规模的实际应用。此外，大多数HER催化剂只能在酸性或碱性条件下工作，难以适应水电解过程中电解质浓度的变化。因此，合理设计非贵金属电催化剂用于pH通用的HER催化剂对于电催化析氢反应的实际应用具有重要意义。
近日，南京航空航天大学彭生杰、李林林和嘉兴学院李雷等采用原位生长法合成了一种由MXene和CoBDC (CoBDC/MXene)组成的2D/2D异质结构电催化剂。
AFM：界面Co-O-Ti桥调节MOF电子结构，用于高效pH通用HER
AFM：界面Co-O-Ti桥调节MOF电子结构，用于高效pH通用HER
CoBDC/MXene催化剂由于具有独特的2D/2D层状片状结构，不仅暴露出丰富的活性中心，而且保持了优良的结构稳定性。此外，Co-O-Ti桥的形成有效地促进了界面相互作用，电子通过O原子从Co位向Ti位的转移可以调节活性中心的电荷分布，最终促进HER反应。更重要的是，通过Co-O-Ti桥诱导d带中心的下移并操纵活性中心的电子状态脱局域化可以优化H*中间体的吸附和解吸，从而降低HER反应过程的能垒。
AFM：界面Co-O-Ti桥调节MOF电子结构，用于高效pH通用HER
因此，CoBDC/MXene催化剂在碱性、酸性和中性电解质中电流密度为10 mA cm-2时的过电位分别为29 mV、41 mV和76 mV；CoBDC/MXene催化剂还具有优异的稳定性，其在碱性、酸性和中性电解质中能够连续工作达50个小时，并且反应后催化剂的形貌几乎保持不变。
该研究为电催化剂的结构-活性关系分析提供了理论依据，并为合理设计高性能的可持续制氢催化剂提供了理论指导。
Electronic Modulation of Metal-Organic Frameworks by Interfacial Bridging for Efficient pH-Universal Hydrogen Evolution. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202210322

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