开发高效、低成本、长期可持续的氧还原（ORR）、析氧（OER）和析氢（HER）电催化剂对于燃料电池和可充电锌空气电池等可再生能源储存和转换应用的发展至关重要。

近日，韩国全北国立大学Hak Yong Kim报道了在室温下合成了一种高度单分散的MOF辅助Fe掺杂CoV@CoO纳米晶的独特结构。

文章要点

1）首先，采用简单的溶液生长工艺，在80 ℃的剧烈搅拌下制备了具有均匀分布的表面高度光滑的Co₂V₂O₇^.nH₂O作为前驱体。将前驱体分散在水和乙醇的混合溶液中，加入特定浓度的六水硝酸钴（Co(NO₃)₂^.6H₂O）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和尿素（CO(NH₂)₂），在90 ℃油浴中回流10 h，得到Co₂V₂O₇^.nH₂O@Co(OH)₂。然后，将制备的Co₂V₂O₇^.nH₂O@Co(OH)₂与2-甲基咪唑一起分散在1：1的水-乙醇溶液中，在纳米片表面原位生长MOF，形成MOF Co₂V₂O₇^.nH₂O@Co(OH)₂。随后，将MOF Co₂V₂O₇^.nH₂O@Co(OH)₂再次分散在含有铁氰化钾（K₃[Fe(CN)₆]）的水中，在90 ℃下反应1 h，得到类似普鲁士蓝沉积的MOF Co₂V₂O₇^.nH₂O@Co(OH)₂ （MOF Co₂V₂O₇^.nH₂O@Co(OH)₂PBA）。最后，将MOF Co₂V₂O₇^.nH₂O@Co(OH)₂PBA在500 ℃氮气气氛下煅烧3 h，制得了Fe掺杂的MOF CoV@CoO纳米薄片。

2）这种合成策略实现了独特的纳米片状异质结构、丰富的多孔结构、高比表面积和极大的活性中心。此外，在氮气环境下的热解过程中，氮元素也被引入到MOF支架中，极大地促进了电化学行为。所制备的Fe掺杂MOF CoV@CoO纳米片催化剂对ORR、OER、HER和全水分解反应具有优异而稳定的电化学活性。

3）采用掺杂Fe的MOF CoV@CoO纳米片作为空气正极，制备了具有优良充放电性能和循环稳定性的锌-空气电池。最后，将研制的锌-空气电池作为自支撑水分解器件，在室温下进行全水分解。

这项研究为制造先进的电化学能源相关电催化剂提供了新的途径。

参考文献

Alagan Muthurasu, Arjun Prasad Tiwari, Kisan Chhetri, Bipeen Dahal and Hak Yong Kim, Construction of Iron Doped Cobalt-Vanadate-Cobalt Oxide with Metal-Organic Framework Oriented Nonoflakes for Portable Rechargeable Zinc-Air Batteries Powered Total Water Splitting, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106238

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106238