Real‐Time Monitoring of Fe‐Induced Stable γ‐NiOOH in Binder‐Free FeNi MOF Electrocatalysts for Enhanced Oxygen Evolution

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作者
K.J. Chen,Y Chou,Tsai‐Jen Lin,Mu‐Jeng Cheng,Po‐Keng Hsiao,Ying‐Chih Pu,I‐Wen Peter Chen
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (22): e2501142-e2501142 被引量:11
标识
DOI:10.1002/smll.202501142
摘要

Hydrogen energy is a promising renewable source, and metal-organic frameworks (MOFs) are considered potential electrocatalysts for water electrolysis due to their abundant active sites, high porosity, and large surface area. The synthesis of bimetallic iron-nickel-benzene-1,3,5-tricarboxylate/nickel foam (FeNi-BTC/NF) MOF is reported using a binder-free one-pot method by immersing nickel foam (NF) into a solution of benzene-1,3,5-tricarboxylic acid (BTC), N,N-dimethylformamide (DMF), and iron (Fe) salts. FeNi-BTC/NF exhibits a low overpotential of 276 mV at 100 mA cm- 2, a Tafel slope of 94 mV dec-1, and stability exceeding 120 h. The Fe-Ni interaction facilitates the formation of a stable gamma-nickel oxyhydroxide (γ-NiOOH) phase, preventing its reversion to nickel hydroxyide (Ni(OH)₂), which is crucial for improving oxygen evolution reaction (OER) performance. This phase transition, revealed via in situ Raman spectroelectrochemical analysis, enhances electrocatalytic activity. Additionally, high-valent Fe modulates the electronic structure of Ni, enabling FeNi-BTC/NF to transform into γ-NiOOH at higher potentials, with Fe and γ-NiOOH synergistically boosting OER efficiency. The findings offer insights into Fe/Ni atom interactions and phase transformations in FeNi-BTC/NF MOFs for enhanced water splitting.
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