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金属有机骨架(MOF)是由金属离子与有机配体通过配位键组装而成的杂化多孔材料。在过去十余年中,大部分MOF材料的研究都围绕其晶体结构及相关性能展开。近几年来,MOF非晶态玻璃和MOF液体的发现在材料科学和凝聚态科学等领域受到了广泛的关注,MOF的熔化行为以及MOF玻璃、液体的物理化学特性逐渐成为了该领域的研究热点。然而,目前对于MOF玻璃和MOF液体的应用的研究依然处于初级阶段,主要围绕了这类材料的吸附、膜过滤分离、质子传导以及光学特性方面展开。
近日,昆士兰大学林日嘉博士(第一作者)、侯经纬博士(通讯作者)与来自英国剑桥大学、斯洛文尼亚国家化学研究中心的合作者一同报道了一种全新的制备钴-铁双金属MOF玻璃的技术手段,并随后使用机械化学法将其快速负载到碳布载体上制备成电催化电极,工作首次展现了多金属MOF玻璃材料在电化学催化领域的广泛应用前景。
文章报道的钴-铁双金属MOF玻璃是通过对吸附了乙酰丙酮铁[Fe(acac)3]的ZIF-62(Co)材料进行熔融淬冷制备而成的。在熔融过程中,具有高反应活性的ZIF-62(Co)液体中的咪唑配体与所吸附的铁离子之间形成了配位键,从而在淬冷工序后把铁固定在ZIF-62(Co)玻璃的配位骨架中。文章通过同步辐射X射线吸收、同步辐射原位太赫兹红外等表征手段确定了Fe-N配位键的形成机理及最终的双金属MOF玻璃的化学配位组成。
同时,该工作通过机械球磨法把吸附了铁的ZIF-62(Co)晶体负载在碳布载体上,并进一步通过熔融淬冷法制备了双金属MOF玻璃-碳布电极。相比单金属MOF玻璃,双金属MOF玻璃拥有更高的电荷转移效率和催化活性,从而使得该双金属MOF玻璃电极在电催化析氧反应(OER)中展现出低过电位和优越的稳定性。 综上所述,在研究了多金属MOF材料制备的基础上,该工作还同时提出了一种快速且可放大的沉积MOF玻璃到柔性载体上的技术,为MOF玻璃及MOF玻璃复合材料的器件组装提供了一种新策略。 论文信息: Mechanochemically Synthesised Flexible Electrodes based on Bimetallic Metal-organic Framework Glasses for the Oxygen Evolution Reaction Rijia Lin,Xuemei Li,Andraž Krajnc,Zhiheng Li,Mengran Li,Wupeng Wang,Linzhou Zhuang,Simon Smart,Zhonghua Zhu,Dominique Appadoo,Jeffrey Harmer,Zhiliang Wang,Ana Guilherme Buzanich,Sebastian Beyer,Lianzhou Wang,Gregor Mali,Thomas D. Bennett,Vicki Chen,Jingwei Hou Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202112880


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