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镍基金属有机框架(NMF)的电催化潜力解析:协同电催化与理论分析推动绿色氢能发展
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月11日 来源:ChemCatChem 3.9
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研究人员针对电解水制氢过程中HER和OER反应动力学瓶颈问题,开发了镍基金属有机框架(NMF)新型双功能电催化剂。实验表明NMF在碱性条件下展现卓越性能:HER过电位仅144mV,OER过电位347mV(10mA cm?2),全水解电压低至1.647V,且具有优异稳定性。该研究为绿色氢能生产提供了新一代高效催化材料。
氢能作为清洁能源的明日之星,电解水制氢技术因其环保特性备受关注。镍基金属有机框架(Nickel-Metal Organic Framework, NMF)与镍金属配合物(Nickel-Metal Complex, NMC)的对比研究揭示:NMF具有超高的比表面积、可调控的纳米结构和独特的多孔特性,在氢析出反应(HER)和氧析出反应(OER)中展现出惊人的双功能催化活性。
电化学测试数据显示,在10mA cm?2电流密度下,NMF的HER过电位低至144mV,OER过电位仅为347mV(碱性环境)。更令人振奋的是,NMF||NMF催化体系实现1.647V的超低全水解电压,且保持长期稳定运行。理论计算证实,NMF能显著降低氢吸附能垒,这为其卓越性能提供了分子层面的解释。
该突破性进展不仅为设计高效电催化剂提供了新思路,更推动了绿色氢能产业化进程。NMF材料犹如"分子级精密工厂",其规整的孔道结构像高速公路网般加速电子传输,而高度分散的镍活性位点则化身"微型反应器",协同实现高效水分子解离与氢原子重组,为碳中和目标提供了关键技术支撑。
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