金属有机骨架（MOF）用作前驱体，可用于构建用于析氧反应（OER）的有效非贵金属电催化剂

有鉴于此，中国石油大学(华东)的陈德（挪威工程院院士、挪威皇家科学院院士）和张军教授等人，以Fe-MIL-₁₀₁-NH₂为原料，通过独特的基于离子交换的策略合成了一种具有分层结构的Co-Ni-Fe尖晶石氧化物-碳氮化物杂化电催化剂(CoNiFeOx-NC)。

本文要点

1）报告了一种有效的策略，可通过Fe-MIL-₁₀₁-NH₂与Co，Ni离子之间的离子交换来构建分层的MOF结构，其中2-D三元金属MOF层封装了3-D MOF八面体晶体。空气煅烧处理后，可以保留MOF前驱体的原始八面体骨架结构，从而形成层次结构化的CoNiFe尖晶石氧化物-碳氮化物杂化物，简化为CoNiFeOx-NC。

2）结果表明，合理设计的CoNiFeOx-NC催化剂表现出优异的OER性能，在50 mA cm^-2下的低过电位为265 mV，Tafel斜度为64.1 mV dec^-1。

3）结果表明，CoNiFeOx-NC性能的提高可归因于高度分散的金属氧化物纳米颗粒，较大的表面积以及Co-Ni-Fe氧化物活性位点的独特电子结构调节。由层状核壳结构MOF煅烧而成的尖晶石氧化物中Co-Ni-Fe的独特组合为OER中间体的吸附提供了良好的电子环境，XPS表征和DFT计算进一步验证了这一点。DFT研究表明，MFe₂O₄反尖晶石结构中Ni-Co配位的Oh位点是主要的活性位点，通过Fe→Co→Ni的电子转移调节了氧与催化剂的结合强度，从而降低了OER的能垒。

总之，基于离子交换的策略为合理设计和合成多金属MOF衍生电催化剂提供了一个多功能平台。

参考文献：

Chen Chen et al. Hierarchical trimetallic Co-Ni-Fe oxides derived from core-shell structured metal-organic frameworks for highly efficient oxygen evolution reaction. Applied Catalysis B: Environmental, 2021.

DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.119953

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.119953