以金属-有机骨架(MOF)材料为基体，构建具有非均相结构的电催化剂，对催化水的裂解具有优势。在本研究中，通过在MIL-88A底物上生长层状双氢氧化物(LDHs)壳，制备了一种中空的非均相纳米催化剂Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs。该催化剂在1.0 M KOH溶液中表现出优异的析氧反应(OER)性能，仅需217 mV过电位即可达到10 mA cm-2的电流密度，Tafel斜率为62.18 mV dec1，表明了良好的电催化性能和反应动力学特征。此外，长期OER测试也证明了催化剂出色的稳定性。该研究强调了MOF和LDHs之间的界面相互作用，以及Ni、Fe和Ir元素之间的协同效应，强调了这些因素如何协同控制空心Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs的局部电子结构，从而产生高效的MOF衍生电催化剂。
Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs合成过程的图解表示
(a, b) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs CHNPs的TEM图像。(c) XRD衍射图。(d) HRTEM图像。(e) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs CHNPs的SEM-EDS光谱。(f) HAADF-STEM显微图，(g) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs CHNPs对应的EDX元素映射图。
(a, b) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs和MIL-88A@NiFe-LDHs的拉曼光谱。(c) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs和MIL-88A@NiFe-LDHs的FT-IR光谱。
(a) Fe 2p XPS光谱。(b) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs和MIL-88A@NiFe-LDHs的Ni 2p谱。(c) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs的Ir 4f光谱。
(a)一系列电催化剂的LSV曲线。(b)一系列电催化剂的过电位比较柱状图。(c)塔菲尔。(d) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs与一些最近记录的ir基OER催化剂的过电位直方图。(e)奈奎斯特。(f) Cdl值。(g) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs CP曲线。
(a)全水解装置示意图。(b) LSV曲线。(c) Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs// Pt/ C的CP曲线。
本研究成功合成了Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs具有核壳结构的中空非均相纳米纺锤体，并通过一系列详细的实验程序和表征技术对其电催化水分解性能进行了全面评价。独特的中空异质结构和金属组分之间强大的协同作用赋予Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs优异的电催化活性和稳定性。在1.0 M KOH溶液中，该催化剂在10 mA cm-2下的过电位仅为217 mV, Tafel斜率为62.18 mV dec1，表明其反应动力学快速。此外，在长期稳定性测试中，Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs也显示出显著的持续稳定性。这些显著的电化学性能结果充分展示了Ir-MIL-88A@NiFe-LDHs在整体水分解方面的巨大潜力，为开发高效、经济可行的电催化材料铺平了新的道路。
Ir-Doped Core–Shell Hollow Heterogeneous Nanospindles for Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction | Inorganic Chemistry (acs.org)
https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.4c02285
