Fe/Ni2.4/Co0.4-MIL-53多孔材料電催化劑
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Fe/Ni2.4/Co0.4-MIL-53多孔材料電催化劑產(chǎn)品描述
能源危機和環(huán)境問題日益嚴峻,設(shè)計的能源轉(zhuǎn)換和儲存的電化學(xué)系統(tǒng),如燃料電池、金屬空氣電池和電解水,尤為重要。然而,由于質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移過程步驟較多,動力學(xué)反應(yīng)緩慢,其中析氧反應(yīng)(OER, 4OH-→2H2O +O2 + 4 e-)嚴重了電化學(xué)系統(tǒng)的效率。如今,常見的OER陰極催化劑是貴金屬材料, 但是常常需要高的過電勢以滿足所需要的電流密度。此外,貴金屬催化劑成本高,了其大規(guī)模應(yīng)用。因此,通過調(diào)整成分與組成,如金屬氧化物、氫氧化物、硫族化合物、氮化物、磷化物和碳基材料,研究且穩(wěn)定的OER催化劑重要。而金屬有機框架 (MOFs), 憑借其大的比表面積,高孔隙,和金屬中心和官能團的多樣性,在很多領(lǐng)域吸引了的關(guān)注。在電催化中,通過煅燒制備金屬氧化物和多孔的碳材料,MOFs是好的前驅(qū)體。而高溫?zé)峤膺^程常常會導(dǎo)致有機配體的損失和金屬的聚集,這將會*其結(jié)構(gòu),降低活性位點。另一方面, MOFs在電催化中同時具有均質(zhì)和異質(zhì)催化劑的特點,從結(jié)構(gòu)上來說,MOFs可以不需要煅燒直接用作OER催化劑。MOFs表面不飽和的金屬原子和氫氧化物配體,以及雙金屬耦合效應(yīng)大大增加了電催化OER活性,然而設(shè)計功能化的MOFs直接用作的OER催化劑仍然面臨很多挑戰(zhàn)。通過溶劑熱法制備了一系列Fe/Ni基的三金屬MOFs (Fe/Ni/Co(Mn)-MIL-53), 可直接用作的電催化劑。Fe/Ni/Co(Mn)-MIL-53的OER活性與組成相關(guān)。Fe/Ni2.4/Co0.4-MIL-53在236 mV的低過電勢下可以20 mA cm-2的電流密度,Tafel斜率也低 (52.2 mV dec-1) 。此外,通過將其直接增長在泡沫鎳(NF)上可以這些MOFs的OER性能。
圖一:Fe/Ni/Co(Mn)-MIL-53 and Fe/Ni/Co(Mn)-MIL-53/NF合成過程示意圖
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