鉅大LARGE | 點擊量：735次 | 2021年12月15日
中澳研究人員提出高活性MOFs設計方案 提高轉化效率
析氧反應（OER）是導致分子氧生成的化學過程。這種反應對于清潔能源技術的發展至關重要，包括水電解槽、再生燃料電池和可充電金屬空氣電池。
到目前為止，這種反應發生的程度在許多材料中受到限制，這限制了某些類型能源技術的轉化效率。因此，材料科學家一直在努力尋找替代材料，包括金屬、金屬氧化物和氫氧化物，它們可以用作電催化劑來推動這一反應。然而，到目前為止確定的材料遠不是大規模實施的理想材料，因為它們不是特別具有抵抗力，就是價格太貴。
一類被廣泛研究作為OER電催化劑的材料是金屬有機骨架（MOFs），雜化和晶體化合物，由有機分子包圍的正電荷金屬離子組成。雖然這些材料具有很好的催化性能，但科學家們尚未找到提高其性能的最佳策略。
中國國家納米科學技術中心、悉尼大學和中國科學院的研究人員最近設計了一種策略，使高活性MOFs在析氧反應過程中發生結構轉變。發表在《自然能源》（NatureEnergy）上的一篇論文提出了這一戰略，可以增加新興能源技術的OER活動，從而提高其轉化效率。
電催化析氧的金屬有機骨架。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
“2016年，我們發現了一類超薄金屬有機骨架納米片（UMOFNs），它在電催化氧氣演化方面表現出了優越的活性和穩定性，”進行該研究的研究員之一唐智勇（ZhiyongTang）告訴TechXplore一經報道，它就引起了科學界的廣泛興趣，并且使用不同的MOF基材料成功地提高了水裂解的催化活性。即使我們的MOFs設計看起來很有希望，但關于高OER催化活性起源的基本問題促使我們開始了為期五年的研究探索，最終以我們最近的論文告終?！?/p>
唐和他的同事最近進行的這項研究的主要目的是揭示MOF電催化過程中OER活性高的來源和原因。最終，這將使研究人員能夠設計出高性能的OER電催化劑，從而降低能耗，提高電解槽的效率。
唐解釋說：“我們發現了一種電位誘導的MOF金屬陽極兩步重建法。”我們發現，在較低和較高的應用電位下，金屬物種將分別轉化為Ni0.5Co0.5（OH）2和Ni0.5Co0.5OOH0.75種。原位生成的Ni0.5Co0.5OOH0.75（在高電位下）具有豐富的氧空位和高氧化狀態，與高放氧活性有很好的相關性。
唐和他的同事們設計的OER過程中對高MOFs進行結構轉化的方法很簡單，最終可以用于在室溫下大規模生產清潔能源技術。利用這種方法，研究人員創造了OER催化劑，可以集成到各種可再生能源技術中，包括電解槽、金屬空氣電池和可逆燃料電池，提高它們的轉化效率。
MOFs的勢誘導結構轉變過程
“我們在MOF電催化過程中發現了一種結構轉變，并確定了高活性物種，”唐說本文介紹了MOFs催化的原子級催化機理，為設計高性能MOF基OER催化劑奠定了基礎。利用這一機制，我們開發了一種具有極低過電位的高性能NiFe-MOF催化劑，我們現在正在尋求額外的支持，以擴大這項工作的規模，以便進行大規模試驗。”
