厦大黄小青JACS: Pt/MOF-O用于增强电催化HER性能

2023年10月10日下午7:22 • 顶刊解读

异质结纳米结构与其块相比，表现出增强的性能，并且异质结纳米结构还具有独特的界面而成为有前途的催化剂之一。因此，厦门大学黄小青团队通过精确调节金属离子在不同溶剂下的还原动力学，实现了超小贵金属纳米粒子(NPs)在MOF NSs上的定向生长。

金属离子的快速还原导致金属纳米粒子在MOF NSs表面随机分布，而金属离子的缓慢还原导致纳米粒子在MOF NSs边缘定向生长。另外，Pt NPs和MOF NSs之间的强大协同作用显着提高了析氢反应(HER)性能。

Pt NPs在Ni MOF NSs上的定向生长(Pt/MOF-O)，与Pt/MOF-C(25.3 mV dec^-1和117.5 mV dec^-1)和商用Pt/C(32.9 mV dec^-1和131.1 mV dec^-1)相比，Pt/MOF-O显示出较低的Tafel斜率(在酸性和碱性溶液中分别为24.4 mV dec^-1和101.6 mV dec^-1)。

另一方面，Pt/MOF-O在0.5 M H₂SO₄中，电流密度为10 mA cm^-2的过电位为28 mV；在1 M KOH中，Pt/MOF-O的过电位为66mV。表明Pt/MOF-O可以作为HER的活性催化剂。

XPS光谱、XANES和EXAFS结果表明，电子从P到O的转移导致Pt/MOF-O中O的高电子密度和Pt的低电子密度。具有高电子密度的O有利于H⁺(对于酸性HER)和*OH(对于碱性HER)的吸附，而低电子密度的Pt可以促进HER过程中的电子转移。

因此，在酸性和碱性条件下，与 Pt/MOF-C和商业Pt/C相比，Pt/MOF-O表现出大大增强的HER活性。

Site-specified two-dimensional heterojunction of Pt nanoparticles/metal-organic frameworks for enhanced hydrogen evolution. Journal of the American Chemical Society, 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c06006

厦大黄小青JACS: Pt/MOF-O用于增强电催化HER性能

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