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        研究生科研創新基金2019年成果簡介之一

        日期:2019-06-20作者:點擊:

        我校材料科學與工程學院2016級碩士研究生楊林在《Journal of Materials Chemistry A》(IF = 9.931)上發表題為“Constructing a highly oriented layered MOF nanoarray from a layered double hydroxide for efficient and long-lasting alkaline water oxidation electrocatalysis”的研究論文,姚亞東教授為該論文的通訊作者。

        無論是以金屬-空氣電池為代表的新型儲能技術,還是以電解水為代表的催化換能技術而言,陽極的水氧化反應都是一大瓶頸問題。金屬有機框架(MOFs)材料結構上周期多孔,其金屬活性中心均勻分散,從而在儲、換能領域都具有巨大的應用前景,但其低的取向度和導電性阻礙了它們的進一步應用。大量學者轉而選擇將MOFs材料轉化為相應的衍生物進行研究,但高溫退火過程的涉及不但會造成能耗和環保壓力,而且也在一定程度上破壞了MOFs原本周期多孔的結構。相反地,犧牲具有特殊結構的前驅體模板以設計和合成目標MOFs材料,可能是一種開發高性能MOFs電化學儲換能材料的新策略。基于此,課題組通過溶劑熱法處理水熱生長于導電泡沫鎳(NF)基底上的三維(3D)NiFe-層狀雙金屬氫氧化物納米陣列(NiFe-LDH/NF),保形合成了一種Fe摻雜的3D 超薄Ni基層狀MOF納米片陣列(Fe0.1-Ni-MOF/NF)。形貌結構表征結果證實合成的Fe0.1-Ni-MOF屬于一種空間群為C2/m的層狀結構Ni-MOF,其在NF上的生長厚度約為7.1 μm;電化學測試結果表明該Fe0.1-Ni-MOF/NF是一種高效的堿性水氧化電催化劑,其在1.0 M KOH電解液中分別僅需243和263 mV的過電位驅動50和100 mA cm-2的幾何催化電流密度,優于目前絕大多數已報到的MOFs基和非貴金屬基堿性水氧化電催化劑。除此之外,該Fe0.1-Ni-MOF/NF還具有良好的循環穩定性能、優異的耐久性能、低的交流阻抗、大的電化學活性表面積和高的轉換頻率值。該論文不僅提供了一種高效和穩定的MOFs基堿性水氧化電催化劑,也開拓了一條利用LDHs作為前驅模板設計合成具有特殊結構和廣闊應用前景的MOFs納米陣列材料的新途徑。

        該項目獲得“四川大學研究生科研創新基金”資助支持,楊林為項目負責人(2018YJSY069)。

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