【摘 要】
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金属有机框架（MOF）以其独特的三维多孔结构、大比表面积、高度可调的组成和拓扑结构,在气体吸附、捕集、分离、能量转换和电催化等领域受到广泛关注。但导电性差、热解策略容易对MOF的固有结构造成破坏以及颗粒之间的团聚现象严重地阻碍了MOF材料的实际应用。本文以三维自支撑泡沫材料作为导电衬底,通过简单的水热法和室温溶液法构筑了一系列廉价易得、性能优异的非贵金属MOF基纳米材料,并对其结构与催化性能进行进
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金属有机框架（MOF）以其独特的三维多孔结构、大比表面积、高度可调的组成和拓扑结构,在气体吸附、捕集、分离、能量转换和电催化等领域受到广泛关注。但导电性差、热解策略容易对MOF的固有结构造成破坏以及颗粒之间的团聚现象严重地阻碍了MOF材料的实际应用。本文以三维自支撑泡沫材料作为导电衬底,通过简单的水热法和室温溶液法构筑了一系列廉价易得、性能优异的非贵金属MOF基纳米材料,并对其结构与催化性能进行进一步的研究。这项工作拓宽了MOF材料在催化领域的应用,可能为制备低成本、高活性的电催化剂提供了有效的策略。具体的研究内容如下:（1）通过一步水热法在泡沫铁（IF）表面原位组装二维双金属超薄纳米片（记作:Ni Fe-MOF/IF）,并将Ni Fe-MOF/IF直接用于电催化分解水。结果表明,Ni Fe-MOF/IF纳米阵列在碱性条件下表现出优异的OER性能,在10 m A·cm-2和100 m A·cm-2的电流密度下过电位分别仅为230 m V和262 m V,并且该催化剂具有良好的稳定性。Ni Fe-MOF/IF的突出OER性能可能归功于其三维高孔隙率和自支撑导电衬底IF的有效结合;Ni Fe-MOF/IF的原位生长;Ni Fe双金属之间的强耦合以及独特的超薄二维纳米片结构。这一工作拓宽了MOF材料在OER催化领域的应用,并且原位生长策略具有一定的通用性,可以为类似体系材料的合成提供一种可以借鉴的方法。（2）在室温下通过简单的溶液法,将ZIF-67纳米粒子负载于原位生长在泡沫铜（CF）上面的Cu（OH）2纳米线上,成功地构筑了一种具有优良OER性能的自支撑电催化剂（Cu（OH）2@ZIF-67/CF）。在碱性条件下达到10 m A cm-2和100 m A cm-2的电流密度仅需205 m V和276 m V过电位。Cu（OH）2纳米线与多孔ZIF-67结合形成的独特的三维结构可能会产生更大的电化学活性表面积,暴露出更多的活性位点,而MOF独特的结构与导电衬底之间的协同作用可以调整电子结构,加速电子的转移,从而大大提高OER电催化性能和耐久性。该工作为室温条件下快速制备低成本、高效的OER催化剂提供了一种可行的策略。
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