MOFs衍生过渡金属氧化物材料的制备及其氧析出性能研究

冯婷，王芳，姜建辉*

（1新疆兵团南疆化工资源利用工程实验室，新疆 阿拉尔 843300）

（2塔里木大学生命科学学院，新疆 阿拉尔 843300）

（3洛阳理工学院环境工程与化学学院，河南 洛阳 471000）

氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）是电化学转换和能量储存的关键过程，如电分解水、金属−空气电池和燃料电池［1−3］。其中电化学裂解水是一种高效且可持续产生氢能的方法，然而阳极氧析出反应的缓慢热力学、动力学和大的过电位很大程度上延缓了电解水的过程。尽管催化OER反应效果最优异的催化剂为贵金属铱（Ir）基或钌（Ru）基，但它们较低的储存量和高成本限制了其实际应用［4］。为了摆脱贵金属的束缚，研究者们在开发新型非贵金属OER催化剂上做出了很多努力，主要包括过渡金属氧化物、过渡金属氢氧化物、金属碳化物、金属氮化物、金属磷化物以及金属硫族类化合物［5−10］。在众多新型过渡金属基催化剂中，过渡金属氧化物，尤其是混价过渡金属氧化物如CoMn2O4、CoFe2O4和NiCo2O4等被认为是取代贵金属最具潜力的替代品［11−13］。混价过渡金属氧化物相比于单个氧化物内部具有多重价态，可以提供更多的活性位点，从而提高材料整体的催化活性和稳定性。虽然混价过渡金属基氧化物具有一定的本征催化活性，但较差的电子导电率和离子扩散速率限制了其进一步应用。因此，在拥有混价过渡金属氧化物活性位点基础上，增加其导电率是一个必然趋势。目前，增强催化剂材料导电性行之有效的方法是与具有强导电性的材料进行复合，如碳布和泡沫镍等基底，石墨烯以及碳纳米管等［14−16］。……