Coordinately unsaturated metal-organicframework as an unpyrolyzed bifunctionalelectrocatalyst for oxygen reduction and evolutionreactions

Hao Wang, Xiudu Zhang, Fengxiang Yin,* Wenyu Chu and Biaohua Chen

純相金屬有機骨架（MOFs）在催化領(lǐng)域具有巨大的應用潛力，但是由于這類(lèi)材料的導電性不夠高，在能源轉換和存儲電催化領(lǐng)域中應用受到的限制。銀鳳翔、陳標華課題組理論計算研究發(fā)現，MOFs中的不飽和配位能降低空間位阻，促進(jìn)活性中心與水分子和氧氣分子的相互作用，降低電子傳導阻力，提高材料的導電性，使得這種MOFs在電催化中具有增強的質(zhì)量傳遞和電子傳遞特性。根據這一發(fā)現，課題組采用鈷離子、均苯三甲酸和咪唑通過(guò)水熱反應合成了金屬有機骨架Co-BTC-IMI，該材料中的一個(gè)Co離子分別被兩個(gè)去質(zhì)子化的均苯三甲酸連接，構建了Co金屬中心的不飽和配位。該金屬有機骨架在堿性半電池中可提供0.80 V（參比可逆氫電極）的氧氣還原反應半波電勢，并在10 mA·cm-2電流密度下提供了1.59 V（參比可逆氫電極）的氧氣析出反應電勢。該工作在將純相MOFs直接應用于氧氣電催化領(lǐng)域中取得了突破性進(jìn)展，為能源轉換和存儲科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路。近日，該成果已經(jīng)發(fā)表于國際頂級期刊Journal of Materials Chemistry A上。此項工作得到了江蘇省綠色催化重點(diǎn)實(shí)驗室、江蘇省自然科學(xué)基金以及國家自然科學(xué)基金的資助。

Journal of Materials Chemistry A是材料科學(xué)大學(xué)科的頂級刊物，在物理化學(xué)、能源與燃料等學(xué)科領(lǐng)域享有盛譽(yù)，最新影響因子為11.301，中科院分區為一區。

全文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta04331a/unauth#!divAbstract