金属有机骨架（MOF）作为析氧反应（OER）的电催化剂通常会在恶劣的电解质条件下快速降解，阻碍了它们在工业电解槽中的实际应用。此外，MOFs中催化中心的演变及其对反应过程中性能的相关影响鲜有研究。

有鉴于此，南开大学朱剑教授、卜显和教授和哈佛大学Zhenpeng Yao等人，报道了一种结构稳定的双金属FeNi-MOF纳米阵列，在OER过程中具有自优化的电催化活性。

本文要点

1）介绍了一种新型的基于 2D FeNi 的双金属 MOF 纳米阵列（FeNi-MOFs），以噻吩二羧酸(H2TDC)为有机连接剂，构建在泡沫镍(NF)上，用于高性能OER电催化剂。由于 Ni 和 Fe 原子的原子半径相似，在合成中可以很容易地实现具有不同 Fe/Ni 比的同构 MOF。所有这些特性使这种 FeNi-MOFs 成为探索基于 MOF 的电催化结构-性能关系的理想平台。

2）观察到这种MOFs的电催化活性不断增加，直到在50 mA cm^-2下达到过电位239 mV的稳定状态。这种自优化的催化性能伴随着MOFs中Fe离子的价态变化。这种独特的动态现象与MOFs中Fe离子的价态逐渐增加有关，在达到最佳稳定状态之前，会导致性能不断提高。除了在循环期间保持完整的晶体结构外，这些 FeNi-MOF 分别在 50 和 200 mA cm^-2 的电流密度下实现了 239 和 308 mV 的低过电位，并在100 mA cm^-2 下持久操作了1033 h(> 43天)后在 500 mA cm-2 下再保持 200 小时。

3）实验表明，尽管具有相同的结构，但Fe-MOFs比 Ni-MOFs 更具电活性。

Fe氧化过程中Fe-O键共价键的增加增强了质子-电子转移，氧的2p带更接近费米能级，从而加快了OER过程。

总之，该工作为理解异质MOFs的催化过程提供了深刻的见解。

参考文献：

Chao-Peng Wang et al. Self-Optimized Metal–Organic Framework Electrocatalysts with Structural Stability and High Current Tolerance for Water Oxidation. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.1c01447

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01447