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天大雷圣宾教授团队 Angew：金属间耦合强度调控双金属二维聚合物电催化析氧活性

时间：2023-02-10 来源：浏览：

天大雷圣宾教授团队 Angew：金属间耦合强度调控双金属二维聚合物电催化析氧活性

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收录于合集

#OER催化剂 2 个

#Co-Ni二维聚合物 2 个

#双金属催化剂 3 个

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基于非贵金属的双金属电催化剂以其优异的性能在析氧反应 (OER) 中具有广阔的应用前景。然而，其性能优异的原因并不完全清楚。这是因为催化剂结构的复杂性使得难以准确控制催化剂活性位点的相对位置和配位环境，也难以将催化位点的本征活性与影响催化剂表观活性的因素（如材料内电荷输运、可用活性位点数量、比表面积、结晶性等）分离开。

近日， 天津大学 的 雷圣宾 教授团队设计合成了一系列 结构清晰、单分子层厚度的双金属 Co-Ni 二维聚合物 (2DP) 模型 OER 催化剂 ，通过调整金属中心间距或桥梁骨架共轭程度，探究了 金属间耦合强度对催化剂 OER 性能的影响 。

制备的所有双金属催化剂具有相同的形貌、厚度以及结晶度，确保了后续电化学性能的差异仅由催化剂的本征活性所引起，为研究催化剂的结构与本征活性之间的关系提供了前提。

电化学数据表明：（ 1 ）随着 2DP 中 Co 和 Ni 间距的增大，催化剂的 OER 活性逐渐降低；（ 2 ）在金属间距不变的情况下，催化剂 OER 活性随桥梁骨架共轭程度的增加而增加。

此外， XPS 结果表明，金属中心间距或桥梁骨架共轭程度对 Co 和 Ni 金属中心之间的电荷转移有显著影响，进而影响了双金属的耦合强度和催化位点的本征活性。 OER 反应后催化剂的形貌没有变化，且反应后催化剂的 IR 和 XPS 数据表明： OER 反应过程中形成了关键的超氧化物 *O-OH 中间体以及 Co 和 Ni 的高价态物种。

该工作有助于更深入地理解金属间耦合强度对 OER 催化剂本征活性的影响，也为高性能双金属 OER 催化剂的设计和制备提供了新的思路。

文章的第一作者是天津大学的博士研究生法德娟，通讯作者为天津大学冯光原博士和雷圣宾教授。该研究由国家自然科学基金资助支持。

原文链接

https://doi.org/ 10.1002/an ie.202300532

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