过渡金属有机框架结构构件及电解水研究进展
2021-03-04贾静雯张梦凡张振民余长林梁彤祥
贾静雯, 张梦凡, 张振民, 余长林, 梁彤祥
(1.江西理工大学材料冶金化学学部,江西 赣州 341000;2.广东石油化工学院化学工程学院,广东 茂名 525000)
目前,开发清洁高效的可再生能源来代替传统的化石能源对我国经济的可持续发展有着重大意义[1]。氢能由于其燃烧热值高、无毒无害和来源广等优势成为了目前最理想的清洁能源[2-3]。 其中,电催化水分解是用来开发氢能的较理想的方法之一[4]。 整体水分解是由两个半反应组成,即析氢反应(HER)和析氧反应(OER)[5]。 但析氢反应(2H2O+2e-→H2+2OH-)和析氧反应(4OH-→O2+2H2O+4e-)都存在动力学迟缓等问题,特别是析氧反应,由于涉及到4 个电子的转移而需要更大的能耗。 因此,人们通过引入催化剂来降低过电位,从而提高能源的转化效率。 目前作为电化学水分解的高效催化剂多为贵金属及其氧化物(Pt,RuO2和 IrO2等)[6-7], 这类贵金属及其氧化物由于价格高且稀缺,在大规模的工业应用过程中受到了极大的限制[8],而过渡金属(如 Ni,Co 和 Fe 基异质结构)在理论上具有较高的电催化活性[9-11],且成本低,已被证明可以作为有效的非贵金属电催化剂。但目前非贵金属催化剂来代替贵金属催化剂也存在反应效率低下的问题,提高其催化性能非常关键。
金属有机框架(Metal-Organic Framework,简称MOF) 是一种利用金属离子与有机配体设计合成的一种高孔隙率的晶体材料[12-13]。 由于 MOFs 具有独特的配位连接方式,可以选择不同的金属中心和有机配体进行配对, 因此,MOFs 在组成和结构上可以表现出不同维度的结构从而应用在不同的领域上,尤其在作为电解水阳极催化剂上显示出巨大的应用潜力。……
