通过FeCoNiOx-MOF的多元素协同作用提高工业氧气析出反应活性及耐腐蚀性

《Langmuir》：Enhancing Industrial Oxygen Evolution Reaction Activity and Corrosion Resistance through Multielement Synergy of FeCoNiOx-MOF

制备了Fe、Co、Ni掺杂的系列MOF材料，发现FeCoNiOx-MOF在1.57 V vs RHE下具有最优OER活性（过电位290 mV@10 mA/cm2），较RuO?催化性能更优，且稳定性显著高于CoNiOx-MOF和CoOx-MOF，腐蚀电流密度变化率（15.0%）远低于工业镍泡沫（30.0%），归因于多元素协同效应。

　　

金属有机框架（MOF）材料因其优异的结构特性和丰富的活性位点而被广泛用于水电解。然而，在用于氢气生产的电化学过程中，工业级氧气析出（OER）阳极的耐腐蚀性是一个重大挑战。我们通过掺杂过渡金属Fe、Co和Ni制备了一系列MOF材料（FeOx-MOF、CoOx-MOF、NiOx-MOF、FeNiOx-MOF、FeCoOx-MOF、CoNiOx-MOF和FeCoNiOx-MOF）。作为OER催化剂，FeCoNiOx-MOF在10 mA cm^–2电流密度下具有最高的电催化活性，过电位为290 mV，其催化性能优于RuO₂。此外，在相同的恒定电位（1.57 V vs RHE）条件下，FeCoNiOx-MOF的电流密度和稳定性也优于CoNiOx-MOF和CoOx-MOF。在48小时内，FeCoNiOx-MOF的腐蚀电流密度变化仅为15.0%，而同一组中的工业级镍泡沫的腐蚀电流密度变化为30.0%，这表明其耐腐蚀性得到了显著提升，这可能归因于FeCoNiOx-MOF中多种元素的协同效应。本研究制备了一种具有增强OER活性和耐腐蚀性的多元素FeCoNiOx-MOF，为其工业应用提供了部分理论基础。