庞欢/徐强ACS Appl. Mater. Interfaces:通过低温煅烧策略提高准ZIF-67的OER催化活性
雨辰 雨辰 2020-05-11

沸石咪唑酸盐骨架(ZIFs)是金属有机骨架(MOFs)的亚家族,具有大表面积,高孔隙率和易功能化等特点。由于其独特的性质,ZIFs及其衍生物实现了催化剂、储气、分子识别等多种应用。在目前报道的ZIFs中,金属与骨架中的配体的配位几乎处于饱和状态,导致电化学活性较低。为了进一步扩大ZIFs/MOFs在电催化中的应用,提高其电导率和电化学活性迫在眉睫。为了满足上述需求,研究人员提出了涂覆导电分子、包覆活性客体、以及煅烧或热解等策略。前两种方法需要进一步的合成和添加其他化学物质,而热解都是在极端条件下进行的。尽管经过高温处理的MOF可能具有更好的性能,但框架总是会坍塌并失去其固有孔隙率。在提高电化学活性的同时保留孔隙使传质得以进行,在不完全分解骨架的情况下对MOF进行修饰,暴露更多具有催化活性的金属位点,加速电子转移,是一项较大的挑战。

有鉴于此,扬州大学庞欢教授和日本AIST-Kyoto University徐强等人,通过简单的低温煅烧策略制备了一系列准ZIF-67的化合物,并证明了它们具有优异的OER电催化活性。

本文要点

1通过低温煅烧ZIF-67设计制备了用于电催化析氧反应(OER)的准ZIF-67催化剂,并通过球差校正的TEM揭示了纳米结构。暴露的活性位点是由于原始ZIF-67的配体损失所致。

2准ZIF-67-350不仅具有2038.2 m2•g-1的大BET比表面积,而且显示出极小的电荷转移电阻(15.0 Ω),从而能够实现快速的电子转移,其非常大的比表面积可实现快速传质。

3与原始ZIF-67相比,所有煅烧样品在上述电化学测量中均表现出改善的性能。在催化OER过程中,准ZIF-67-350在1.0 M KOH电解液中达到10 mA cm-2的电流密度需要286 mV的低过电势,表现出高催化活性。

总之,该工作提出的受控煅烧策略为低成本高效电催化剂的合成提供了新的思路。

参考文献:

Rongmei Zhu et al. Quasi-ZIF-67 for Boosted OER Catalytic Activity via a Low Temperature Calcination. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020.

DOI: 10.1021/acsami.0c05450

https://doi.org/10.1021/acsami.0c05450


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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