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Understanding the Effect of Second Metal on CoM (M = Ni, Cu, Zn) Metal–Organic Frameworks for Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction

析氧 过电位 双金属片 塔菲尔方程 材料科学 金属有机骨架 电催化剂 金属 催化作用 化学工程 分解水 吸附 电化学 化学 物理化学 冶金 电极 有机化学 光催化 工程类
作者
Jie Wu,Zhenjiang Yu,Yuanyuan Zhang,Siqi Niu,Jianying Zhao,Siwei Li,Ping Xu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:17 (51) 被引量:123
标识
DOI:10.1002/smll.202105150
摘要

Co-based bimetallic metal-organic frameworks (MOFs) have emerged as a kind of promising electrocatalyst for oxygen evolution reaction (OER). However, most of present works for Co-based bimetallic MOFs are still in try-and-wrong stage, while the OER performance trend and the underlying structure-function relationship remain unclear. To address this challenge, Co-based MOFs on carbon cloth (CC) (CoM MOFs/CC, M = Zn, Ni, and Cu) are prepared through a room-temperature method, and their structure and OER performance are compared systematically. Based on the results of overpotential and Tafel slope, the order of OER activity is ordered in the decreasing sequence: CoZn MOF > CoNi MOF > CoCu MOF > Co MOF. Spectroscopic studies clearly show that the better OER performance of CoM MOFs results from the higher oxidation state of Co, which is related to the choice of second metal. Theoretical calculations indicate that CoZn MOFs possess strengthened adsorption for O-containing intermediate, and lower energy barrier towards OER. This study figures out the effect of second metal on the OER performance of Co-based bimetallic MOFs and suggests that tuning the electronic structure of the metal site can be an effective strategy for other MOFs-based OER catalysts.
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