研究人员提出MOF电催化剂的结构转化策略 提升转换效率

析氧反应作为一种产生氧气的化学过程，对清洁能源技术的发展具有重要意义，包括水电解质、可再生燃料电池和可充电金属空气电池。在许多材料中，这种反应只能达到有限的程度，这会影响某些类型的能源技术的转换效率。材料科学家一直致力于寻找替代材料，如金属、金属氧化物和氢氧化物，作为驱动这种反应的电催化剂。然而，目前选择的材料要么不耐用，要么过于昂贵，远远不是大规模应用的理想材料。

用于电催化析氧的金属有机框架经过了广泛的研究，被认为是一种可能的OER电催化材料。这是一种杂化晶体化合物，由带正电荷的金属离子组成的规则阵列被有机分子包围。尽管这些材料表现出良好的催化性能，但科学家们尚未找到提高其性能的最佳策略。据外媒报道，中国国家纳米科学技术中心、悉尼大学和中国科学院的研究人员最近设计了一种策略，以实现高活性MOF在析氧反应中的结构转化。在新兴能源技术中，这种策略可能会增强OER反应活性并提高转化效率。

MOFs电位诱导结构转变过程研究人员汤志勇表示：2016年，我们发现了一种超薄金属有机框架纳米片，在电催化析氧方面表现出优异的活性和稳定性。使用不同的MOF基材料，已经成功地实现了水裂化催化活性的显著提高。然而，即使我们的MOF设计看起来很有前景，高OER催化活性起源的根本问题仍然促使我们开始了一项为期五年的探索和研究研究。在最近的研究中，Tang和他的同事的主要目标是揭示MOF电催化过程中高OER活性的来源和原因。这将有助于研究人员设计高性能OER电催化剂，从而降低能源消耗并提高电解效率。唐说，“在MOF的金属负极上，我们发现了一种电位诱导的两步重建。在相对较低和较高的外加电位下，金属材料将转化为Ni0.5Co0.5（OH）2和Ni0.5Co0.5OOH0.75。在高应用电位下，原位生成的Ni0.5Co0.5OOH0.75具有丰富的氧空位和高氧化态，这与高析氧活性密切相关。在OER过程中MOFs的高度结构转化方法简单，最终可用于室温下大规模生产清洁能源。研究人员利用这种方法开发了OER催化剂，可用于各种可再生能源技术，包括电解槽、金属空气电池和可逆燃料电池，以提高转化效率。Tang代表：在MOF电催化过程中，我们发现了结构变化，并鉴定了高活性物质。我们的工作介绍了MOF催化中的原子级催化机理，为设计高性能MOF基OER催化剂铺平了道路。利用这种机制，我们开发了一种具有极低超电势的高性能NiFe-MOF催化剂。我们正在寻求更多的支持，以扩大这项工作的规模，并进行大规模的研究测试

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