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AFM: 充滿1D FeNi-MOF的亞2 nm 2D FeNi LDH納米片增強(qiáng)析氧電催化

電化學(xué)水分解析氧過程具有緩慢的動(dòng)力學(xué)，貴金屬基電催化劑對水氧化具有很高的催化活性，但其高成本、稀有儲(chǔ)量和低穩(wěn)定性等特點(diǎn)，促使研究人員開發(fā)高效且低成本的電催化劑。另外，超薄二維納米材料被認(rèn)為是用于水分解中析氧反應(yīng)(OER)的有效電催化劑。廣西師范大學(xué)陳偉等人報(bào)道了一種具有獨(dú)特2D/1D組合結(jié)構(gòu)的FeNi LDH/MOF復(fù)合材料，可以直接用作OER電催化劑，該材料能夠有效增強(qiáng)電催化OER性能，并具有出色的穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作為制造集成的超薄二維納米片和MOF作為電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換的先進(jìn)催化劑提供了一種新方法。?

作者開發(fā)了一種原位策略，通過將塊狀FeNi LDH部分轉(zhuǎn)化為FeNi MOF來合成2D/1D FeNi LDH-MOF混合陣列作為高性能OER催化劑。值得注意的是形成的超薄二維納米片的厚度僅為1.34 nm，一維劍狀MOF納米棒的長度為1.3 μm。進(jìn)一步的研究表明，2D/1D FeNi LDH-MOF的形成應(yīng)該由以下兩個(gè)關(guān)鍵過程產(chǎn)生：FeNi-LDH蝕刻成超薄2D納米片和MOFs成核、生長成一維劍狀晶體。通過原位策略獲得的2D/1D FeNi LDH/MOF 陣列可以提供豐富的暴露活性位點(diǎn)和大接觸面積，從而加速電荷轉(zhuǎn)移和質(zhì)量轉(zhuǎn)化率。

2D FeNi LDH納米片與1D多孔FeNi MOF相結(jié)合，可以為電催化分解水提供豐富的暴露活性位點(diǎn)和傳質(zhì)通道。與FeNi-LDH和商業(yè)RuO₂相比，2D/1D FeNi LDH/MOF表現(xiàn)出優(yōu)異的OER活性。2D/1D FeNi LDH/MOF 在100 mA cm^–2電流密度下，過電位為272 mV、Tafel斜率為34.1 mV dec^-1。同時(shí)，優(yōu)化后的復(fù)合材料具有較高的電催化穩(wěn)定性，連續(xù)反應(yīng)36小時(shí)和10000次CV循環(huán)后OER活性幾乎保持不變。

Sub-2 nm ultrathinand robust 2D FeNi layered double hydroxide nanosheets packed with 1D FeNi-MOFsfor enhanced oxygen evolution electrocatalysis. Advanced Functional Materials,2021, DOI: 10.1002/adfm.202103318.

https://doi.org/10.1002/adfm.202103318?

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