以金屬-有機骨架(MOF)材料為基體，構建具有非均相結構的電催化劑，對催化水的裂解具有優勢。在本研究中，透過在MIL-88A受質上生長層狀雙氫氧化物(LDHs)殼，制備了一種中空的非均相納米催化劑Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs。該催化劑在1.0 M KOH溶液中表現出優異的析氧反應(OER)效能，僅需217 mV過電位即可達到10 mA cm-2的電流密度，Tafel斜率為62.18 mV dec1，表明了良好的電催化效能和反應動力學特征。此外，長期OER測試也證明了催化劑出色的穩定性。該研究強調了MOF和LDHs之間的界面相互作用，以及Ni、Fe和Ir元素之間的協同效應，強調了這些因素如何協同控制空心Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs的局部電子結構，從而產生高效的MOF衍生電催化劑。
Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs合成過程的圖解表示
(a, b) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs CHNPs的TEM影像。(c) XRD繞射圖。(d) HRTEM影像。(e) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs CHNPs的SEM-EDS光譜。(f) HAADF-STEM顯微圖，(g) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs CHNPs對應的EDX元素對映圖。
(a, b) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs和MIL-88A@NiFe-LDHs的拉曼光譜。(c) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs和MIL-88A@NiFe-LDHs的FT-IR光譜。
(a) Fe 2p XPS光譜。(b) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs和MIL-88A@NiFe-LDHs的Ni 2p譜。(c) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs的Ir 4f光譜。
(a)一系列電催化劑的LSV曲線。(b)一系列電催化劑的過電位比較柱狀圖。(c)塔菲爾。(d) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs與一些最近記錄的ir基OER催化劑的過電位直方圖。(e)奈奎斯特。(f) Cdl值。(g) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs CP曲線。
(a)全水解裝置示意圖。(b) LSV曲線。(c) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs// Pt/ C的CP曲線。
本研究成功合成了Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs具有核殼結構的中空非均相納米紡錘體，並透過一系列詳細的實驗程式和表征技術對其電催化水分解效能進行了全面評價。獨特的中空異質結構和金屬組分之間強大的協同作用賦予Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs優異的電催化活性和穩定性。在1.0 M KOH溶液中，該催化劑在10 mA cm-2下的過電位僅為217 mV, Tafel斜率為62.18 mV dec1，表明其反應動力學快速。此外，在長期穩定性測試中，Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs也顯示出顯著的持續穩定性。這些顯著的電化學效能結果充分展示了Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs在整體水分解方面的巨大潛力，為開發高效、經濟可行的電催化材料鋪平了新的道路。
Ir-Doped Core–Shell Hollow Heterogeneous Nanospindles for Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction | Inorganic Chemistry (acs.org)
https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.4c02285
