Fe掺杂Ni-MOF析氧催化剂

重构后高电流稳定

Fe掺杂诱导NiO6八面体拉伸应变，优化含氧中间体吸附，重构后在工业级电流密度下保持160小时稳定运行。

李英 · 刘阳 · Xu, Xiaopei · 魏波 · Chen, Zhongwei

Angewandte Chemie - International Edition 2024

具体参数

电流密度

{'zh': '3.3', 'en': '3.3'} A cm⁻²

稳定运行时间

{'zh': '160', 'en': '160'} h

工作电压

{'zh': '2.2', 'en': '2.2'} V

技术优势

重构可控

通过电氧化过程精确调控MOF重构，Fe掺杂作为加速剂，使得重构路径可预测，利于催化剂理性设计。

机制清晰

原位拉曼和紫外可见光谱监测到Ni-O键拉长，理论计算表明拉伸应变增强了金属ds-Op杂化，解释了活性提升的本质。

工业级性能

重构后催化剂在AEM电解槽中2.2 V下达到3.3 A cm⁻²，并在0.5–1 A cm⁻²区间稳定运行160小时，满足工业电流密度需求。

应用场景

• 阴离子交换膜电解：用于AEM电解水阳极，直接替换铱基催化剂，在高电流密度下稳定制氢。
• 析氧反应：作为OER催化剂，通过重构优化中间体吸附，降低析氧过电位，提升电解效率。
• 电催化：提供MOF重构机理认知，指导设计高活性非贵金属电催化剂，应用于多种电化学器件。