Enhancing Oxygen Evolution Reaction Performance of Metal‐Organic Frameworks through Cathode Activation

析氧 阴极 金属有机骨架 电化学 氧气 材料科学 化学工程 金属 氧还原反应 化学 无机化学 有机化学 电极 物理化学 工程类 吸附
作者
Jie Dong,Danil W. Boukhvalov,Cuncai Lv,Mark G. Humphrey,Chi Zhang,Zhipeng Huang
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
卷期号:17 (24): e202401176-e202401176 被引量:7
标识
DOI:10.1002/cssc.202401176
摘要

Abstract Due to their abundant active sites and porous structures, metal‐organic frameworks (MOFs) have garnered significant interest as oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts. Nevertheless, the development of MOF s‐based electrocatalysts with efficient OER activity and excellent stability simultaneously still face challenges. Herein, a cathodic activation strategy was used to enhance the OER electrocatalytic performance of M‐HHTP for the first time, where M refers to Ni, Cu, Co, Fe, while HHTP denotes 2, 3, 6, 7, 10, 11‐hexahydroxytriphenylene. As a prototype, the activated Ni‐HHTP (HA‐Ni‐HHTP) demonstrates outstanding OER performance, with an overpotential as low as 140 mV at 20 mA cm −2 and a small Tafel slope of 78.7 mV −1 , surpassing commercial RuO 2 and rivaling state‐of‐the‐art MOFs‐based electrocatalysts. Characterizations and density functional theory calculations reveal that the superior performance of HA‐Ni‐HHTP is primarily ascribed to changes in semiconductor type, contact angle, and oxygen vacancy content induced by cathodic activation. Electrochemical impedance spectroscopy analysis using the transmission line model confirms that cathodic activation accelerates charge transport, enhancing the OER process. Furthermore, the cathodic activation strategy holds promise for improving the water oxidation performance of other MOFs such as Fe‐HHTP, Co‐HHTP, and Cu‐HHTP.
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