近日,我校william威廉亚洲官方程凯鹏博士在《Inorganic Chemistry Frontiers》(IF:6.07)发表了题为“Electronic Modulation by Interfacial Bridging between Ir Nanoparticle and Metal–Organic Framework to Enhance Hydrogen Evolution”的研究论文。

随着能源危机和环境污染问题的日益严重,发展可再生能源和高效能源转换技术成为当前研究的热点。电解水制氢技术作为一种清洁、高效的能源转换方式,一直备受关注。然而,催化剂的的性能和制备方法是制约该技术大规模应用的关键因素之一。因此,设计出低成本、高活性的催化剂至关重要。
基于此,本研究采用湿化学策略制备了高效且长期稳定的Ir@Co-MOF催化剂。相关结果表明,Ir与Co-BDC之间建立起的界面键(Ir-O-Co)不仅提高了结构的稳定性,同时确保了活性位点的大量暴露。除此之外,Ir的掺杂还可以改变催化剂的电子结构,从而提高了反应动力学。在碱性环境下,Ir@Co-MOF在10 mA/cm2的电流密度下,表现出29 mV的过电位,这与商业化Pt/C相当(24mV)。通过理论计算分析表明,Ir@Co-MOF优异的析氢反应(HER)活性源于其对水和氢的最佳吸附能,这是由于其独特的界面键导致电子重新分配的结果。综上所述,本研究不仅通过电子结构调控提高了贵金属的催化性能,而且为利用MOF作为载体合成高效HER催化剂提供了一种新的途径。
本研究第一作者为我院程凯鹏博士,通讯作者为我院侯志强博士,威廉希尔中文网站平台为第一完成单位。2022级化学工程与工艺专业徐盈欢、2020级化学工程与工艺专业张申梦为本文第二、第三作者。
本工作得到了威廉希尔中文网站平台高层次人才科研启动项目(ZKNUC2021017)、河南省教育厅高校重点科研项目(24A530011)、河南省自然科学基金青年项目(242300420580)和国家自然科学基金(22108320,22268038)等项目的联合资助。
文章链接:https://pubs.rsc.org/es-es/content/articlelanding/2024/qi/d4qi00515e
(编审/刘广路 签审/赵辉 审核/任凯)