Co-Cu双金属MOF纳米片的合成及电催化析氧反应研究

作者：龚盛鹏; 刘杨; 秦勇^*

来源：化工新型材料, 2023, 1-8.

• 电催化
• 金属有机框架
• 析氧反应

析氧反应(OER)是电解水制氢的阳极反应，其反应速度仅为阴极析氢反应(HER)速度的十分之一。为了加快反应速度，通常需要使用RuO2等贵金属催化剂，但贵金属的稀缺性及较低的催化活性限制了其发展。金属有机框架(MOFs)材料是一类非常具有发展前景的OER电催化剂，然目前MOFs在电催化OER中的应用也面临诸多问题，例如制备过程复杂、配体价格昂贵、催化活性低等。在此，提出了一种简易的表面活性剂辅助法制备Co-Cu双金属MOF纳米片的方法，在室温下搅拌对苯二甲酸和硝酸铜、硝酸钴，十二烷基硫酸钠的混合溶液，即可得到尺寸约为100～200nm的Co-Cu MOF纳米片。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对材料结构进行了表征。电催化OER性能测试表明，Co-Cu MOF(nCo∶nCu=2∶1)在碱性条件下对OER反应具有优异的OER活性，达到电流密度10 mA/cm2时的过电位(η10)仅为320mV，明显优于单一的Co MOF(430mV)和Cu MOF(几乎没有活性)。理论研究表明，Cu2+的加入能提高Co MOF中Co的氧化态，进而提高其OER活性。该法操作简单、原料价格便宜，适合大规模生产，具有较好的应用前景。

• 单位
  常州大学