氢能作为一种高效、清洁、可持续的“无碳”能源已得到世界各国的普遍关注，而电解水被认为是生产氢能最有前景的策略之一。其阳极发生的析氧反应（OER）是目前研究和探索最广泛的，由于其涉及多质子/电子转换，导致反应动力学较为缓慢，通常需要较大的过电位来克服其反应势垒。商业化的RuO2、IrO2等贵金属氧化物可大大降低反应所需的活化能，从而有效地促进OER反应。然而，贵金属基催化剂存在储量低、成本高等问题，严重限制了其大规模应用。因此，寻找并开发廉价、稳定、高效的过渡金属基OER催化剂具有重要意义。
澳门新葡平台网址8883钱金杰副研究员等人成功合成了一系列由MOF衍生的FeNi氧化物纳米材料，其在碱性介质中展现出高效的OER性能。首先，以溶剂热法制备的微型桶状MOF（BMM-10）作为前驱体，控制所添加的Fe(III)的浓度，利用其刻蚀效应精确调控MOF衍生物形貌，获得不同刻蚀程度的Fex-BMM-10（x = 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5）样品。随后将其在空气中直接进行高温氧化，成功制备了一系列形貌维持良好的中空Fex-BMM-10-T催化剂。最后，采用不同测试方法检测Fex-BMM-10-T材料OER性能，发现原位生成的不同电化学活性表面积的Fe掺杂NiOOH活性物质是其性能差异的主要原因。该策略的实施可以扩展到其它MOF衍生物的可控制备，从而高效用于能量转换和存储应用。
文章要点：
1、利用不同浓度Fe(III)的刻蚀作用可精确调控MOF中空形貌。
2、MOF衍生FeNi氧化物纳米材料具有高比表面积和丰富的活性位点。
3、Ni和Fe之间的协同作用在高效OER催化中起到至关重要的作用。
该工作介绍了一种高效且通用的刻蚀策略来调控MOF形貌，从而调整MOF衍生金属氧化物的表面结构和催化剂活性位点，最终提高其在碱性介质中的OER催化性能。其增强的催化性能主要归因于高比表面积、完全暴露的活性位点以及两种过渡金属之间的协同效应。这项工作为其它MOF晶体及其衍生物的制备提供了参考，并有助于合理设计和简便合成各种用于能源应用的MOF衍生电催化剂。近日，这一研究结果以“Morphologically controlled metal-organic framework derived FeNi oxides for efficient water oxidation”为题发表在《Inorganic Chemistry》，澳门新葡平台网址8883作为第一通讯单位，澳门新葡平台网址88832021级硕士研究生徐少杰为第一作者，钱金杰副研究员为通讯作者，该工作受到国家自然科学基金（21601137）、浙江省自然科学基金（LQ16B010003）、浙江省温州市基础科技攻关项目（G20190007）等项目的资助。
参考文献：Shaojie Xu, et al., Morphologically controlled metal-organic framework derived FeNi oxides for efficient water oxidation, Inorg. Chem. 2022, 61, 23, 8909-8919.
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.inorgchem.2c01035
DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c01035
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