《表1 CeO2/Fe Ni MOF和已经报道过的高效MOF基催化剂在1 mol·L-1 KOH溶液中OER活性的对比》

《表1 CeO2/Fe Ni MOF和已经报道过的高效MOF基催化剂在1 mol·L-1 KOH溶液中OER活性的对比》   提示:宽带有限、当前游客访问压缩模式
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《界面增强的CeO_2/FeNi MOF高效析氧催化剂》


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HHTP=2,3,6,7,10,11-六羟基三苯,HITP=2,3,6,7,10,11-六氨基三亚苯.

Ce O2/Fe Ni MOF的OER活性通过三电极体系在1mol·L-1 KOH溶液进行测试.通过对比不同电沉积时间的Ce O2/Fe Ni MOF的OER活性,证明了电沉积150 s时该催化剂的活性最高(图S3).后文中Ce O2/Fe Ni MOF的电沉积时间均为150 s.此外,纯NF、NF负载的RuO2/C(Ru O2/C,由Ru O2与科琴黑以质量比1:1混合而成)、NF负载的Ce O2(CeO2)以及FeNi MOF都作为对比样品,在相同测试条件下考察Ce O2/Fe Ni MOF是否具有优越性.如图4a所示,Ce O2/Fe Ni MOF和FeNi MOF的极化曲线在约1.34 V vs.RHE处出现了一个氧化峰,表明Ni2+被氧化成了Ni3+[11,31].相对FeNi MOF,Ce O2/Fe Ni MOF的氧化峰面积减小,且峰位向右偏移.这证明了Ce O2与FeNi MOF界面上的电子相互作用有效调控了Ni位点的电子结构,使Ce O2/Fe Ni MOF中发生氧化的Ni2+更少,而且其Ni2+更难氧化成Ni3+,导致其中的Ni3+具有更强的氧化能力,因而具有更快的反应动力学[32~34].但极化曲线的对比清晰地表明在整个电压范围内Ce O2/Fe Ni MOF的OER活性远远超过其他对比样品.图4b精确地展示了这五种材料的OER活性的对比.CeO2/Fe Ni MOF的η50和η100分别为220和233 mV,明显低于NF(464和529 mV)、Ce O2(418和498 mV)和Fe Ni MOF(242和260 mV).如表1所示,CeO2/FeNi MOF的活性也优于其他MOF基和FeNi基材料.同样Ce O2/Fe Ni MOF的塔菲尔斜率(55 m V·dec-1)也明显低于FeNi MOF(63 mV·dec-1),表明前者表面的动力学反应更快(图4c).为了进一步研究催化动力学,在η为256m V下我们对Ce O2/Fe Ni MOF和其他样品分别进行了阻抗谱测试.结合阻抗谱和等效电路图可以看出Ce O2/Fe Ni MOF的串联电阻(Rs=0.9?)小于FeNi MOF(Rs=1.3?),表明Ce O2/Fe Ni MOF具有更好的导电性(图4d和S4).同时,Ce O2/Fe Ni MOF的电荷传递阻抗(Rct)仅有0.6?,明显低于Fe Ni MOF、Ce O2、RuO2/C和纯NF,表明Ce O2/Fe Ni MOF的表面电荷转移速率更快.这些结果说明Ce O2/Fe Ni MOF是一种高效的OER催化剂.