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MOF气凝胶革命:浅绿色粉末如何在水的作用下成为OER性能佼佼者?

 材料前沿洞悉

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香港城市大学楼雄文教授等人展示水诱导MOF粉末快速转化为MOF气凝胶的过程,该转化因微观单元重组和形态结构变化,所得催化剂孔洞丰富,氧配位单原子镍位点在碳边缘高度富集,在碱性介质OER中表现出色,279毫伏低过电位可驱动10毫安每平方厘米电流密度。

OER在多种电化学系统中常为限速步骤,目前商业化OER催化剂多为Ir/Ru基氧化物,存在高成本等缺点,开发非贵金属基高效催化剂至关重要。MOF具良好孔隙结构和活性位点,气凝胶有三维网络结构,纯MOF气凝胶研究较少。

典型合成中,以Ni原子和H3BTC制备浅绿色粉末,利用MOF在水中不稳定性,经超声、加水、冷冻干燥得纯MOF气凝胶。XRD表明前后结构变化,对照实验显示水的不稳定性是关键。

综上,研究了转化过程及机理,水分子破坏原结构并重新配位。所得催化剂在碱性OER中过电位低、动力学好、活性位点密度高、电子转移快、稳定性好。其优异活性源于丰富孔穴等,稳定性来自稳定配位结构,为功能材料设计和催化机理阐释提供指导。 

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回复材料前沿洞悉:不得不说,这种由水引发的结构重构现象为开发新型功能材料提供了一个全新的视角
回复材料前沿洞悉:希望未来能看到更多基于此技术的实际应用案例,帮助加速全球向清洁能源转型的步伐
回复材料前沿洞悉:楼教授团队的研究再次证明了基础科学研究的重要性,这样的突破能推动整个行业的发展

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