Superior electrochemical water oxidation in vacancy defect-rich 1.5 nm ultrathin trimetal-organic framework nanosheets

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作者
Xueqin Mu,Huimin Yuan,Haiyan Jing,Fanjie Xia,Jinsong Wu,Xiangyao Gu,Changyun Chen,Jianchun Bao,Suli Liu,Shichun Mu
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:296: 120095-120095 被引量:111
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120095
摘要

Engineering the 2D metal-organic framework (MOF) material can enrich the metal-unsaturated edges as active sites for catalysis, however, introducing multiple heterointerfaces and vacancy defects into 2D MOF and exploring their effects on electrocatalytic oxygen evolution reaction (OER) remain a major challenge. Here we construct ultrathin and highly curved 2D FeCoNi trimetal-organic framework nanosheets (FeCoNi-MOFs) with only approximately 1.5 nm thickness and abundant oxygen vacancies. The formed defect-rich FeCoNi-MOFs display outstanding OER performance with a much smaller overpotential of 254 mV at 10 mA cm−2 and remarkable stability for over 100 h in alkaline solutions. This is the highest OER activity level attained for direct-MOF catalysts. Theoretical analysis of FeCoNi MOFs with rich oxygen vacancies further suggests that the increased Fermi level with multiple heterointerfaces and the addition of oxygen vacancies co-facilitate the pre-oxidation of low-valence metals and the reconstruction/deprotonation of intermediate metal−OOH, thus enhancing electron transport efficiency.
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