Design of N, O-Rich Functionalized Core–Shell Adsorbent for Efficient Extraction of Co(II) and Reuse in Oxygen Evolution Reaction

吸附 萃取(化学) 氧气 重新使用 化学 化学工程 壳体(结构) 芯(光纤) 组合化学 材料科学 色谱法 有机化学 废物管理 工程类 复合材料
作者
Huizhen Sun,Xiuhua Chen,Wenhui Ma,Shaoyuan Li,Li Chen,Dandan Wu,Kaixin Fu,Mingjun Xiao,Ming Wen
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:13 (31): 12469-12481 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.5c03248
摘要

As a core strategic element of new energy vehicle power batteries, the sustainable supply of cobalt (Co) resources has become a key bottleneck, restricting the development of clean energy technology. To overcome this challenge, the study innovatively adopted a multilevel structural engineering strategy. By precisely engineering the topological design of the metal organic framework substrate, we used in situ grafting technology to construct a heterogeneous interface (TpTTA-COF) with rich nitrogen and oxygen dual active sites on the surface. This process ultimately formed a core–shell adsorbent (UiO-66-NH 2 @TpTTA-COF) with spatial confinement effect, which exhibited exceptional Co(II) extraction performance (359.9 mg/g), selectivity, and recyclability. Furthermore, Fourier transform infrared (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and density functional theory (DFT) calculations showed that the excellent selective capture of UiO-66-NH 2 @TpTTA-COF for Co(II) is due to coordination interactions and hydrogen bonding between the abundant N/O atoms in the adsorbent and Co(II). Based on the principle of green sustainable development and the good catalytic performance of transition metal ions, UiO-66-NH 2 @TpTTA-COF adsorbed with Co(II) was used as an electrocatalyst for the oxygen evolution reaction (OER), which exhibited a low overpotential (270 mV) and Tafel slope (77.8 mV dec –1 ) for the OER, demonstrating its broad prospects in the field of metal resource recovery and recycling.
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