2D金属有机骨架(MOF)基复合材料因其高度的结构柔韧性和充分暴露的活性中心而成为电催化领域的热门候选材料。
近日,斯图加特大学Elias Klemm,Hang Liu,马克斯·普朗克固体研究所Hongguang Wang报道了采用一锅自下向上合成法合成了一种具有单层厚度的kgd(kagome dual)晶格自支撑MOL。
文章要点
1)Zr6-oxo簇作为构建块,通过丰富的表面锚定位点保证了负载活性位点的高度稳定性和灵活性。以CO2还原活性中心Bi为代表,四方Bi2O3纳米线可以均匀分散在MoS上。研究人员利用非原位透射电子显微镜(TEM)和高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)观察了从Bi位点原子修饰到纳米线的结构演变过程。
2)与3D MOF(Bi2O3/UiO)和乙炔黑衬底(Bi2O3/AB)相比,新型Bi2O3/MOL表现出优异的ECR性能,在0.87~-1.17 V的较宽电压范围内,其最大甲酸盐电流密度为2.3 A·mgBi-1,法拉第效率(FEs)超过85%。在-0.97 V下,催化剂的催化性能保持在21 h以上,表明Bi2O3/MOL具有持久的催化稳定性。
3)此外,通过将Bi2O3/MOL集成到气体扩散电极中,可以达到300 mA/cm2的技术相关电流密度,使法拉第效率保持在80%以上。
这种对MOL的合成后修饰可以推广到其他客体,突出了探索用于高性能电催化的MOL复合材料的可调性和优越性。
参考文献
Hang Liu, et al, Assembling Metal Organic Layer Composites for High-Performance Electrocatalytic CO2 Reduction to Formate, Angew. Chem. Int. Ed. 2021
DOI: 10.1002/anie.202117058
https://doi.org/10.1002/anie.202117058