硫掺杂Fe-MOF-74衍生催化剂在高效析氧反应及海水电解中的应用研究

（编辑推荐）本研究通过两步水热法构建硫掺杂Fe-MOF-74催化剂（S-Fe-MOF-0.75），在碱性及模拟海水电解质中实现创纪录的低过电位（225/218?mV）和超300小时稳定性。硫掺杂诱导FeOOH和磺酸基的原位形成，同步优化电子结构（OER）并建立抗Cl?腐蚀屏障，为海水电解制氢提供了新型非贵金属催化剂设计范式。

　　

Highlight

硫掺杂Fe-MOF-74衍生物（S-Fe-MOF-x）通过独特的两步水热法制备：首先合成棱柱状Fe-MOF-74前驱体，随后引入含硫配体二次水热获得片状结构。这种设计使硫原子精准调控铁活性中心的电子云分布，形成动态Fe–S键网络。

Structural and morphology characterization

扫描电镜（SEM）显示原始Fe-MOF-74呈现典型六方棱柱形貌（图2a），而硫掺杂后转变为交错纳米片组装的三维花状结构（图2b）。X射线光电子能谱（XPS）证实S^2?成功掺入晶格，Fe³⁺/Fe²⁺比率提升至2.58，表明硫诱导了电子转移。同步辐射分析揭示Fe–O–S键的形成，这种"电子桥梁"显著加速电荷传输。

Conclusions

该工作开创性地将硫掺杂策略应用于MOF衍生催化剂，实现三重突破：

1）原位生成的FeOOH纳米片与磺酸基（–SO₃H）构成双活性中心，将碱性OER过电位降低至225?mV；

2）动态形成的硫氧化保护层使模拟海水电解稳定性突破300小时；

3）机理研究首次揭示Fe–S→SO₃的结构演化路径，为抗腐蚀催化剂设计提供新思路。