广西师大：一种超薄坚固纳米片用以实现高效析氧电催化！

水氧化是电化学分水的关键过程，因为其固有的迟滞动力学特性。尽管贵金属基电催化剂对水氧化具有很高的催化活性，但其成本高、储量少、稳定性差，这促使研究人员开发高效、低成本的电催化剂。超薄2D纳米材料被认为是水分解析氧反应(OER)的有效电催化剂。

来自广西师范大学的研究人员提出了以FeNi-LDH为半牺牲模板，用原位合成的一维剑状FeNiMOF填充FeNi-LDH以制备二维FeNi-LDH纳米薄片的方法。在该复合材料中，形成的纳米薄片的厚度仅为1.34 nm，比以往报道的大多数2D材料的厚度要薄得多。一维多孔剑状MOF纳米棒的长度约为1.3µm，由于独特的2D/1D组合结构，所制备的FeNi LDH/MOF直接用作OER显示器的电催化剂，具有272 mV@100 mA cm^-2的低过电位，34.1 mV dec^-1的小Tafel斜率，以及高的长期耐用性。这项工作为制备集成超薄2D纳米片和MOF作为先进的电化学能量转换催化剂提供了一条新的途径。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202103318

综上所述，本文开发了一种简便的策略，将二维FeNi-LDH纳米片原位转化为2D/1D FeNi LDH/MOF杂化纳米结构，以实现高效的OER。2D/1D复合物的结构和催化性能可以通过配位反应时间和配位配体浓度的不同来精确地调节。在反应时间为2天、H₄DOBDC浓度为4mgmL^-1的条件下，LDH-MOF杂化产物中形成了厚度为1.34 nm的超薄均匀的2D纳米薄片和长度为1.3µm的长一维剑状MOF晶体。所制备的二维FeNi LDH纳米片与一维多孔FeNi MOF晶体相结合，可以为电催化提供丰富的暴露活性中心和强化传质通道。

结果表明，与FeNiLDH前驱体和商用RuO₂相比，所制备的2D/1DFeNi LDH/MOF具有优异的OER催化活性。优化的2D/1D Feni LDH/MOF在100 mA cm^-2时的过电位最低，为272 mV，Tafel斜率最小，为34.1mV dec^-1。同时，优化后的复合材料具有较高的电催化稳定性，在36h和10000次循环中OER活性几乎保持不变。本工作不仅为制备低成本、高效的OER电催化剂提供了一种简便的策略，而且为结合FeNi MOF晶体制备超薄LDH纳米片开辟了一条新的途径。（文：SSC）

图1.a)制备2D/1D FeNiLDH/MOF阵列的示意图；b)CC和FeNi-LDH的XRD图谱。

图2.Feni-LDH和2D/1DFeNi LDH/MOF的a)Fe 2p和b)Ni 2p的XPS

图3.a-c)FeNi-LDH的SEM图像

图4.a)原子力显微镜图像和b)相应的ZMOF4-1厚度分布直方图

图5.a)具有代表性的2D/1D FeiNiLDH/MOF复合材料的TEM图像和b)HRTEM图像

图6.a)极化曲线和b)FeNi-LDH、ZMOF4-1、2D/1D FeNi LDH/MOF、ZMOF4-3和RuO₂上相应的OER塔菲尔曲线图，IR校正为95%，扫描速率为5 mV s^-1。