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Chem. Eng. J.: GO對(duì)ZIF雜化物及其衍生的Co@N摻碳電催化劑的形貌調(diào)控并用于HER

設(shè)計(jì)獨(dú)特的金屬有機(jī)框架(MOF)前體對(duì)于開發(fā)用于析氫反應(yīng)(HER)的高效金屬負(fù)載碳基電催化劑至關(guān)重要。

全南大學(xué)Jong HunHan團(tuán)隊(duì)報(bào)道了氧化石墨烯(GO)在二維Co基葉狀沸石咪唑酯骨架(ZIF-Co-L)形態(tài)中的特殊作用。

GO通過調(diào)節(jié)ZIF反應(yīng)介質(zhì)中水分子數(shù)量來充當(dāng)形狀導(dǎo)向劑。GO修飾的ZIF的形狀從典型的葉狀(GO含量<40 wt.%)轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)長(zhǎng)的六邊形(GO含量≥40 wt.%)，這是因?yàn)镚O將夾層水分子捕獲。

缺水介質(zhì)限制了晶體沿ZIF-Co-L的a方向生長(zhǎng)，并通過扭曲ab方向上的單齒甲基咪唑(mIm)和c方向上的游離mIm之間的氫鍵相互作用而導(dǎo)致六邊形形狀的形成。此外，葉狀ZIF-Co-L@10%GO和六邊形ZIF-Co-L@40%GO前驅(qū)體被碳化為N摻雜碳/還原GO(rGO)電催化劑，表示為分別是Co-NC@10rGO-leaf和Co-NC@40rGO-Hex。

Co-NC@10rGO-lesf催化劑(~3% rGO)在KOH溶液中表現(xiàn)出快速的動(dòng)力學(xué)和高耐久性(~10 h)。Co-NC@10rGO-leaf 在10 mA cm^-2時(shí)的過電位(220 mV)低于Co-NC@40rGO-Hex(230 mV)。

這歸因于Co-NC@40rGO-Hex中Co-rGO的比例較低。盡管 ZIF前體具有出色的形狀優(yōu)勢(shì)，但rGO含量(~13% rGO)抑制了其HER催化活性。

A hexagonal 2D ZIF-Co-L variant: Unusual role of graphene oxide on the water-regulated morphology of ZIF hybrid and their derived Co@N-doped carbon electrocatalyst for hydrogen evolution reaction. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.131270

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