Low Band Gap Benzimidazole COF Supported Ni3N as Highly Active OER Catalyst

过电位 材料科学 共价有机骨架 催化作用 苯并咪唑 纳米颗粒 共价键 析氧 复合数 化学工程 多孔性 纳米技术 复合材料 电极 有机化学 物理化学 化学 电化学 工程类
作者
Shyamapada Nandi,Santosh K. Singh,Dinesh Mullangi,Rajith Illathvalappil,Leena George,C. P. Vinod,Sreekumar Kurungot,Ramanathan Vaidhyanathan
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:6 (24) 被引量:228
标识
DOI:10.1002/aenm.201601189
摘要

Covalent organic frameworks (COFs) have structures and morphologies closely resembling graphenes, whose modular construction permits atomic‐level manipulations. This, combined with their porous structure, makes them excellent catalyst supports. Here, the high electrocatalytic activity of a composite, formed by supporting Ni 3 N nanoparticles on a benzimidazole COF, for oxygen evolution reaction is shown. The composite oxidizes alkaline water with a near‐record low overpotential of 230 mV @ 10 mA cm −2 ( η 10 ). This high activity is attributed to the ability of the COF to confine the Ni 3 N nanoparticles to size regimes otherwise difficult to obtain and to its low band gap character (1.49 eV) arising from the synergy between the conducting Ni 3 N nanoparticles and the π‐conjugated COF. The COF itself, as a metal‐free self‐standing framework, has an oxygen evolution reaction activity with η 10 of 400 mV. The periodic structure of the COF makes it serve as a matrix to disperse the catalytically active Ni 3 N nanoparticles favoring their high accessibility and thereby good charge‐transport within the composite. This is evident from the amount of O 2 evolved (230 mmol h −1 g −1 ), which, to the best of our knowledge, is the highest reported. The work reveals the emergence of COF as supports for electrocatalysts.
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