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泡沫铜基底原位生长的铜基导电金属有机框架作为双功能电催化剂

2019-12-21张楚风陈哲伟连跃彬陈宇杰李沁顾银冬陆永涛邓昭彭扬

物理化学学报 2019年12期
关键词:催化剂

张楚风,陈哲伟,连跃彬,陈宇杰,李沁,顾银冬,陆永涛,邓昭,彭扬

苏州大学能源与材料创新研究院,能源学院,江苏 苏州 215006

1 引言

不断增长的能源需求激发了人们对替代能源转换和存储系统的巨大兴趣,例如金属-空气电池,电解水装置和燃料电池,这些都与析氧反应(OER)或氧还原反应(ORR)密切相关。目前,在已开发的氧电催化剂中,铂族金属(PGMs),如铂和钯(用于ORR)以及铱和钌(用于OER),具有很高的活性,但仍具有较高的成本1-3。与铂族金属有关的另一个严重问题是它们在连续运行条件下的稳定性较差。因此,开发具有与PGM电催化性能相当或更高催化性能的低成本电催化剂具有重要意义。最近,许多新型双功能电催化剂被设计并报导,包括杂原子掺杂的碳材料4,5,过渡金属化合物6,7,过渡金属碳材料复合物8-10,MOF材料11和聚合物12等。

金属有机骨架(MOFs)作为一种多功能多孔材料,在分离、气体储存、催化等领域有着广泛的应用13-16。然而,MOF通常被认为是用于电化学反应的不良电催化剂,例如,MOF具有丰富的内在分子金属位点17-19,但由于它们的导电性差(通常约为10-10S·cm-1)20,21和小孔径(通常在几纳米内)13,因此很少用于电催化领域。目前报道的高温煅烧策略可以有效提升其导电率,但是会牺牲MOF的固有分子金属活性位点22。另有研究报导通过将MOF材料与导电载体如聚苯胺23、石墨烯24等材料的复合来提升其导电性,但会阻挡其固有的微孔,从而影响MOF材料本身的催化活性。近年来,已有不少二维导电MOF材料……

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