非晶化驱动双金属MOFs深度自重构实现高效稳健电催化析氧

本研究发现通过非晶化策略可诱导双金属MOFs发生深度自重构，成功制备出具有优异析氧反应（OER）性能的(CoxFey)OOH/NF电催化剂。该催化剂在10 mA cm?2电流密度下仅需228 mV过电位，并能维持200小时稳定性。通过operando Raman和DFT计算揭示了Fe掺杂降低氧空位形成能、促进非晶化的机制，为设计高效稳定的金属有机框架（MOF）衍生催化剂提供了新范式。

　　

材料制备

钴(II)氯化物六水合物(CoCl₂·6H₂O, 99%)、铁(II)氯化物四水合物(FeCl₂·4H₂O, 98%)和四硫富瓦烯四苯甲酸(H₄TTFTB, 98%)购自麦克林公司。乙醇(EtOH, 分析纯)、盐酸(HCl, 6 mol L^?1)、氢氧化钾(KOH, 分析纯)、Nafion(5 wt%)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF, 分析纯)购自国药集团。商业铂碳催化剂(Pt/C, 20%铂含量)、商业氧化钌(RuO₂, 99.9%)和镍泡沫(NF)购自Sigma-Aldrich。所有化学品均直接使用无需进一步纯化。

催化剂结构特征

图1a展示了通过水热法合成具有可控Co/Fe比例的Co_xFe_y-TTFTB@NF催化剂的过程。Co_xFe_y-TTFTB粉末的X射线衍射(XRD)图谱（图1b）与模拟谱图（图S1, 支持信息）高度吻合。图1c展示了代表性Co₃Fe₁-TTFTB的晶体结构。在这些样品中，Co-TTFTB表现出最高的结晶度。Fe的引入导致Co₃Fe₁-TTFTB、Co₁Fe₁-TTFTB、Co₁Fe₃-TTFTB和Fe-TTFTB出现逐渐明显的峰宽化现象。

结论

总之，我们证明了通过控制双金属四硫富瓦烯四苯甲酸(H₄TTFTB)金属有机框架(MOFs)前驱体的非晶化，可作为触发深度自重构的高效通用策略，最终在镍泡沫(NF)上形成高活性的(Co_xFe_y)OOH催化剂。该策略克服了传统双金属MOFs部分重构的问题，成功实现了高活性和高稳定性的协同提升。