Small: 碱性刻蚀Ni-MOF碱性全分解水
纳米技术 纳米 2020-09-23

开发高催化活性的电催化剂是高效分解水反应的中心问题,其中有针对性的构建后行为点、改善MOF基材料的导电性能够调控全分解水性能。有鉴于此,北京工业大学李建荣等报道了一种Ni(II)-MOF纳米片阵列,并能通过简便的碱性刻蚀策略对Ni-O键切断,并引入框架外平衡K离子,实现了高反应活性的开放金属位点、同时导电性能得以显著提高。因此,组装了缺陷型Ni-MOF||缺陷Ni-MOF电解液的电池,在1.50 V的稳定电压和10 mA cm-2碱性环境电流密度中实现了全分解水,同时分解水性能可以和Ir、Pt催化剂的性能媲美。

本文要点:

(1)

MOF材料合成方法。通过Ni的1,4-苯二甲酸(BDC)型MOF([Ni2(OH)2(BDC)])进行缺陷化处理,即通过KOH刻蚀破坏MOF中的Ni-O键,生成不饱和配位态的Ni位点、框架外K离子。通过SEM观测,发现1 μm宽10 nm厚的Ni-MOF通过交叉连接非常规则的生长在导电基底上,在刻蚀作用中,得到粗糙纳米片界面。

(2)

Ni-MOF在碱性环境中的HER反应过电势低达101 mV (10 mA cm-2),该数值虽然仍低于商业化Pt/C的数值(52 mV),但是明显比已有报道的NiFe-MOF、Ni(OH)2等更好,Ni-MOF的Tafel斜率达到50.9 mv dec-1,比Ni-MOF、Ni(OH)2的数值更低。

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参考文献

Jian Zhou, Yibo Dou, Xue‐Qian Wu, Awu Zhou, Lun Shu, Jian‐Rong Li*

Alkali‐Etched Ni(II)‐Based Metal–Organic Framework Nanosheet Arrays for Electrocatalytic Overall Water Splitting, Small 2020

DOI: 10.1002/smll.201906564

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201906564

 


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