析氧反应(OER)在水分解和金属-空气电池中起着决定性的作用。然而,由于多个质子耦合电子转移步骤导致的缓慢OER动力学缓慢,其过电位很大。尽管最先进的贵金属钌或铱基氧化物表现出最佳的OER电催化活性,但它们的广泛商业应用在很大程度上受到耐用性差、价格高和稀缺性的阻碍。为了解决这些问题,迫切需要设计出高活性、低成本、储量丰富、稳定性好的OER电催化剂。
近日,四川大学李高仁教授,中国科学院高能物理研究所Lirong Zheng报道了Fe掺杂和界面FeOOH在Ni-MOFs[Fe-掺杂-(Ni-MOFs)/FeOOH]中的整合,成功构建了Fe-O-Ni-O-Fe键,并揭示了Ni-MOF具有优异电催化性能的原因。
文章要点
1)X射线吸收/光电子能谱和理论计算结果表明,Fe-O-Ni-O-Fe键可以促进Ni位点的畸变配位结构,具有较短的Ni-O键,低配位数,并能促进Ni/Fe电荷密度的重新分布,有效地调节d带中心接近最佳的关键中间体的吸附行为。
2)实验结果显示,具有界面Fe-O-Ni-O-Fe键的Fe掺杂-(Ni-MOFs)/FeOOH催化剂对OER表现出优异的催化性能,在15 mA cm-2时的过电位为210 mV,循环120 h后衰减约3%。
本研究将为设计高性能Ni/Fe基电催化剂提供一种新的思路
参考文献
Cheng-Fei Li, et al, Interfacial Fe-O-Ni-O-Fe Bonding Regulates the Active Ni Sites of Ni-MOFs via Iron Doping and Decorating with FeOOH for Super-Efficient Oxygen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202116934
https://doi.org/10.1002/anie.202116934