Tunable metal hydroxide–organic frameworks for catalysing oxygen evolution

催化作用 过电位 氢氧化物 析氧 氧化物 过渡金属 金属 氧化还原 氧气 羧酸盐 材料科学 金属氢氧化物 无机化学 化学 组合化学 化学工程 物理化学 有机化学 电化学 工程类 电极
作者
Shuai Yuan,Jiayu Peng,Bin Cai,Zhehao Huang,Angel T. Garcia‐Esparza,Dimosthenis Sokaras,Yirui Zhang,Livia Giordano,Karthik Akkiraju,Yun Zhu,René Hübner,Xiaodong Zou,Yuriy Román‐Leshkov,Yang Shao‐Horn
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:21 (6): 673-680 被引量:269
标识
DOI:10.1038/s41563-022-01199-0
摘要

The oxygen evolution reaction is central to making chemicals and energy carriers using electrons. Combining the great tunability of enzymatic systems with known oxide-based catalysts can create breakthrough opportunities to achieve both high activity and stability. Here we report a series of metal hydroxide–organic frameworks (MHOFs) synthesized by transforming layered hydroxides into two-dimensional sheets crosslinked using aromatic carboxylate linkers. MHOFs act as a tunable catalytic platform for the oxygen evolution reaction, where the π–π interactions between adjacent stacked linkers dictate stability, while the nature of transition metals in the hydroxides modulates catalytic activity. Substituting Ni-based MHOFs with acidic cations or electron-withdrawing linkers enhances oxygen evolution reaction activity by over three orders of magnitude per metal site, with Fe substitution achieving a mass activity of 80 A $${\rm{g}}_{\rm{catalyst}}^{-1}$$ at 0.3 V overpotential for 20 h. Density functional theory calculations correlate the enhanced oxygen evolution reaction activity with the MHOF-based modulation of Ni redox and the optimized binding of oxygenated intermediates. The oxygen evolution reaction is central to making chemicals and energy carriers using electrons. Metal hydroxide–organic frameworks are shown to act as a tunable catalytic platform for oxygen evolution, with π–π interactions dictating stability and transition metals modulating activity.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
12秒前
Qiuyajing完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
归尘发布了新的文献求助10
20秒前
单纯的小土豆完成签到 ,获得积分10
22秒前
小石头完成签到 ,获得积分10
25秒前
归尘发布了新的文献求助10
26秒前
27秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
BowieHuang应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
魔幻的妖丽完成签到 ,获得积分0
29秒前
归尘发布了新的文献求助10
30秒前
lb001发布了新的文献求助30
33秒前
归尘发布了新的文献求助10
33秒前
负责以山完成签到 ,获得积分10
34秒前
刘星星完成签到 ,获得积分10
36秒前
傻傻的夜柳完成签到 ,获得积分10
37秒前
38秒前
归尘发布了新的文献求助10
39秒前
CoCo完成签到 ,获得积分10
42秒前
归尘发布了新的文献求助10
44秒前
45秒前
kyt_vip完成签到,获得积分10
47秒前
Karl完成签到,获得积分10
48秒前
48秒前
归尘发布了新的文献求助10
50秒前
虚心岂愈完成签到 ,获得积分10
52秒前
able完成签到 ,获得积分10
54秒前
归尘发布了新的文献求助10
54秒前
55秒前
57秒前
朱婷完成签到 ,获得积分10
57秒前
hyl-tcm完成签到 ,获得积分10
58秒前
归尘发布了新的文献求助10
58秒前
1分钟前
归尘发布了新的文献求助10
1分钟前
沐沐心完成签到 ,获得积分10
1分钟前
cc完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nonlinear Problems of Elasticity 3000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1581
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 1500
Minimizing the Effects of Phase Quantization Errors in an Electronically Scanned Array 1000
Specialist Periodical Reports - Organometallic Chemistry Organometallic Chemistry: Volume 46 1000
Current Trends in Drug Discovery, Development and Delivery (CTD4-2022) 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5534662
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4622620
关于积分的说明 14582731
捐赠科研通 4562847
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2500424
邀请新用户注册赠送积分活动 1479910
关于科研通互助平台的介绍 1451161