镍(II)配位聚合物的结构调控与电催化析氢性能研究：基于苯并咪唑-N-吡啶和对苯二甲酸体系的创新设计

本研究针对非贵金属电催化剂开发难题，通过溶剂热法合成两种新型镍(II)配位聚合物(NiCPs)，解析其二维层状(1)和一维链状(2)结构差异，证实骨架维度与电催化析氢反应(HER)活性正相关。NiCP-1/GCE在298K下过电位(η10 298K )仅-632 mV，塔菲尔斜率(b298K )159.4 mV·dec?1 ，性能显著优于裸电极，为低成本HER催化剂设计提供理论依据。

　　

在全球碳中和背景下，氢能作为零碳能源载体备受关注，但传统制氢工艺存在高能耗、高排放等问题。电催化析氢反应(HER)虽能制备"绿氢"，但依赖昂贵的铂基催化剂。兰州交通大学的研究团队在《Journal of Molecular Structure》发表研究，通过精准调控配位环境，开发出两种基于苯并咪唑-N-吡啶(bpbe)和对苯二甲酸的镍(II)配位聚合物，为替代贵金属催化剂提供新思路。

研究采用溶剂热法，结合单晶X射线衍射、循环伏安法(CV)和变温线性扫描伏安法(VT-LSV)等技术。通过调节DMF/H₂
O体系的pH值，成功构建二维层状结构{[Ni₂
(bpbe)(terephthalate)₂
(H₂
O)₃
](H₂
O)₃
}_n
(1)和一维链状结构{[Ni(bpbe)₂
(terephthalate)(H₂
O)₂
](H₂
O)₈
}_n
(2)，证实羧基配位模式决定维度差异。

【材料与仪器】部分显示，研究使用Bruker D8 Advance衍射仪获取PXRD数据，FT-IR光谱验证配位键形成，元素分析确认组成纯度。

【合成与表征】揭示pH值对结构的调控机制：碱性条件促进二维网络形成，而中性环境倾向生成一维链。UV-Vis光谱显示d-d跃迁特征峰，证实镍(II)的八面体配位构型。

【电催化性能】部分通过修饰玻碳电极(GCE)测试发现：二维结构的NiCP-1/GCE具有最优HER活性，其η₁₀
^298K
(-632 mV)较一维NiCP-2/GCE(-658 mV)显著降低，塔菲尔斜率(b^298K
)从179.4降至159.4 mV·dec^?1
，电化学阻抗谱(EIS)显示更快的电荷转移速率。

结论指出，骨架维度提升可增加活性位点暴露和电子传导效率，这是NiCP-1性能优势的结构基础。该工作首次建立镍(II)配位聚合物维度与HER活性的定量关系，为设计高效非贵金属催化剂提供新范式。通讯作者Huilu Wu团队强调，该策略可拓展至其他过渡金属体系，具有重要产业化前景。