具有高价氧化态的超薄二维Ni–MOF高性能电催化剂用于苯甲醇氧化反应

作者：袁萌伟; 李雅银; 孙**; 孙根班^*

来源：中国科学:化学 , 2022, 52(06): 913-922.

• 超薄二维结构
• 二维金属有机框架
• 苯甲醇氧化
• 电催化剂
• 高价氧化态

超薄二维金属有机框架(Two-dimensional metal-organic frameworks (2D MOFs))具有较大的比表面积和开放的催化活性中心,在电催化反应中具有潜在的应用价值.本工作报道了一种溶剂热法制备的具有开放位点的超薄2D Ni–MOF纳米片阵列及其在电催化苯甲醇氧化(Electrocatalytic benzyl-alcohol oxidation (EBO))方面的应用.作为一种高性能的EBO电催化剂,2D Ni–MOF表现出较低的过电位和优异的化学耐久性,仅需要约1.50 V的电位即可达到250 m A cm-2,苯甲醇氧化效率达85%.2D Ni–MOF纳米片阵列相比于同样具有超薄结构的2D Ni(OH)2纳米片阵列,反应过电势降低约35 m V(@50 m A cm-2),具有更快的反应动力学.在同一恒电位下进行苯甲醇氧化反应时,具有更高的响应电流,并且在连续电解20000 s后,可保留25 mA cm-2的电流密度,接近Ni(OH)2纳米片的两倍,表现出更优异的电催化活性.Ni–MOF纳米片中的Ni具有更高的氧化态,在EBO反应中更容易转化成活性位点NiOOH,使得其在更低的电位下能有效催化苯甲醇的电氧化反应.这一结果为进一步设计高性能电催化苯甲醇氧化反应电催化剂提供新的视角.

• 单位
  应用光学北京市重点实验室; 高等研究院; 北京师范大学