等离子体诱导CoNi-MOF-74在室温下重构为纳米多孔表面,以增强氧演化反应性能

《ACS Applied Nano Materials》:Plasma-Induced Reconstruction of CoNi-MOF-74 into Nanoporous Surfaces at Room Temperature for Enhanced Oxygen Evolution Reaction

【字体: 时间:2025年11月20日 来源:ACS Applied Nano Materials 5.5

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  金属有机框架(MOF)材料经室温DBD等离子体处理,表面产生裂纹并暴露纳米孔道,形成高密度CoNi-氧化物纳米团簇,使氧析出反应(OER)过电位降至173mV(10mA/cm2),循环稳定性优异(4000次<20mV衰减)。该绿色工艺突破传统高温活化局限,为柔性电子器件催化层设计提供新路径。

  
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金属有机框架(MOF)衍生材料作为高效且稳定的电催化剂,在氧演化反应(OER)中展现出巨大潜力。然而,传统的制备方法(如高温煅烧和化学蚀刻)通常需要苛刻的反应条件,并不可避免地会损害材料的结构完整性,从而限制了其实际应用。为了解决这一挑战,本研究提出了一种创新的室温介电屏障放电(DBD)等离子体表面工程方法,能够在室温下精确激活CoNi-MOF-74催化剂。经过DBD处理后,NF/PMOF的表面被蚀刻,产生裂纹并暴露出内部框架的纳米多孔结构。值得注意的是,仅需5分钟的DBD表面处理,所得催化剂NF/PMOF5在电流密度为10 mA cm–2时就能实现173 mV的超低过电位和43 mV·dec–1的塔菲尔斜率,与未经处理的样品(307 mV, 109.5 mV·dec–1)相比有了显著提升。该催化剂还表现出出色的稳定性,在4000次循环后电位变化极小(<20 mV)。详细表征表明,DBD处理不仅保持了MOF-74的晶体完整性,还优化了其电子结构,并生成了高密度的CoNi氧化物纳米簇,显著提高了OER的反应速率。由于这种处理方法环保且条件温和,不仅为MOF催化剂的设计提供了更多选择,还在柔性电子设备的加工中展现了优势。

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