用于酸性介质中电化学氢释放反应的微米级导电金属-有机框架纳米片

《Journal of Materials Chemistry A》：Micro-sized conductive metal–organic framework nanosheets for the electrochemical hydrogen evolution reaction in acidic media

1. 通过超声处理重构HITP基MOFs纳米颗粒为微米级纳米片，结合Co-Ni合金化使析氢过电位降低至151 mV@100 mA cm-2，密度泛函理论计算表明Co的d带中心位移和强吸附H+特性是关键机制。

　　

导电金属有机框架（MOFs）由于其可调节的活性中心，已成为电化学氢演化反应（HER）的有希望的候选材料；然而，它们庞大的三维结构限制了活性位点的可及性。在这里，我们提出了一种基于2,3,6,7,10,11-六氨三苯（HITP）的MOFs的重组策略，该方法能够制备出微米级的纳米片。该过程包括将M-HITP纳米颗粒在四甲基氢氧化铵水溶液中进行超声处理，通过重排-重组途径实现纳米片的制备。所得纳米片的厚度约为30纳米，转化效率约为30 wt%。在酸性电解质中，Ni-HITP在10 mA cm^?2电流下的HER过电位从253 mV（纳米颗粒）显著降低到105 mV（纳米片）。双金属工程进一步提升了活性，CoNi-HITP纳米片在100 mA cm^?2电流下的过电位仅为151 mV，远低于Ni-HITP纳米片（453 mV）。密度泛函理论计算表明，Co是主要的活性位点，其对H*的结合能力比Ni更强。此外，Ni的引入使Co的d带中心向上移动，增强了H*的吸附。因此，CoNi-HITP上的HER自由能变化降低到0.258 eV，而原始Ni-HITP的这一值为0.942 eV，这与实验观察到的CoNi-HITP纳米片更优的性能一致。