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

電化學水分解析氧過程具有緩慢的動力學，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、稀有儲量和低穩(wěn)定性等特點，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為是用于水分解中析氧反應(OER)的有效電催化劑。廣西師范大學陳偉等人報道了一種具有獨特2D/1D組合結構的FeNi LDH/MOF復合材料，可以直接用作OER電催化劑，該材料能夠有效增強電催化OER性能，并具有出色的穩(wěn)定性。這項工作為制造集成的超薄二維納米片和MOF作為電化學能量轉換的先進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。進一步的研究表明，2D/1D FeNi LDH-MOF的形成應該由以下兩個關鍵過程產(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和大接觸面積，從而加速電荷轉移和質(zhì)量轉化率。

2D FeNi LDH納米片與1D多孔FeNi MOF相結合，可以為電催化分解水提供豐富的暴露活性位點和傳質(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，優(yōu)化后的復合材料具有較高的電催化穩(wěn)定性，連續(xù)反應36小時和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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