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Interfacial Engineering of Pillared Co(II) Metal–Organic Framework@NiMn-Layered Double Hydroxide Nanocomposite for Oxygen Evolution Reaction Electrocatalysis

化学 电催化剂 纳米复合材料 氢氧化物 析氧 催化作用 氧气 金属 化学工程 层状双氢氧化物 无机化学 电化学 有机化学 电极 物理化学 工程类
作者
Reza Abazari,Zahra Ahmadi Torkamani,Aleksander Ejsmont,Anna Krawczuk,Joanna Gościańska,Rajender S. Varma,Soheila Sanati
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:64 (1): 361-370
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.4c04683
摘要

Clean energy conversion and storage require simple, economical, and effective electrode materials to achieve promising results. The development of high-performance electrocatalysts with adequate stability and cost-effectiveness is essential to ensure low overpotentials toward the oxygen evolution reaction (OER). Herein, a cobalt-based metal-organic framework with 4,4,4-6T14 topology in combination with various ratios of NiMn-layered double hydroxide (Co-MOF@X%NiMn-LDH, X = 5, 10, 20, and 40%) is applied as an effective electrocatalyst for the oxidation of water. The optimum sample, Co-MOF@20%NiMn-LDH nanocomposite, showed an overpotential of 174 mV at a current density of 10 mA cm-2 and a reduced Tafel slope of 64 mV dec-1 in 1 M KOH, which makes it an excellent candidate, significantly superior to commercial IrO2 and most MOF- and LDH-based electrocatalysts. Chronopotentiometry tests for the OER over several hours confirmed that these electrocatalysts have been sufficiently stable. Pillared MOFs can obstruct active entities from NiMn-LDH cubic agglomeration, thus facilitating mass transportation and ensuring the continuous exposure of active sites. Accordingly, the synthesized Co-MOF@20%NiMn-LDH composite demonstrates considerable electrocatalytic efficiency and stability toward the OER, as a consequence of the porous structure, external surface area, and synergistic effects among Co-MOF and NiMn-LDH samples.

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