MOF由于其特殊活性位點等特征在電催化領域前景誘人。然而,目前MOF作為電催化劑的性能似乎并不是十分優越,以水裂解中的OER為例,MOF電極往往需要較高的過電位,且TOF較小。
這主要是因為,電催化劑的活性通常取決于活性中心的多少、導電性的好壞以及電極形貌等因素。而大多數MOF的導電性都較差,僅有10-10Sm-1左右,而且MOF孔徑一般不大,僅有幾個納米。
有鑒于此,Sheng Chen和Chuan Zhao等人基于溶解-結晶機理,報道了一種一步化學沉積法,實現了在不同基底材料上制備超薄二維MOF陣列。
圖1. 制備示意圖
圖2. 材料表征
這種陣列材料具有高活性的分子級金屬位點、優良的導電性,以及多級結構的多孔特征。對OER、HER、水裂解全反應中都具有優異的性能。
以OER為例,Ni-Fe基超薄MOF陣列在10 mA cm-2條件下,過電位為240 mV,,持續工作20000 s,幾乎不發生活性衰退。在過電位400mV的情況下,電極的轉換頻率為3.8 S-1。
圖3. OER性能對比
圖4. HER及水裂解全反應性能對比