edta对金属离子螯合能力（MOFs衍生Co-Ni偏磷酸盐纳米阵列电催化OER）

edta对金属离子螯合能力（MOFs衍生Co-Ni偏磷酸盐纳米阵列电催化OER）作者进一步研究了Co2-xNixP4O12-C (x = 0、0.22、0.4和0.67)的电催化OER性能（图3）。其中Co1.6Ni0.4P4O12-C具有最好的OER 性能，在10 mA/cm2 处的过电位仅为230 mV，Ni掺杂量更高和更低时，性能均有明显下降。▲图2. Co2-xNixP4O12-C (x = 0、0.22、0.4和0.67)催化剂的XRD (a)，拉曼(b c) 以及 Co1.6Ni0.4P4O12-C的扫描电镜图（c d）。金属偏磷酸盐是一类在电催化和超级电容器领域颇具前景的新材料。作者以CoNi(n)-ZIF纳米片作为前驱体，碳布为载体，通过低温气相磷化法合成了相互连接的Co-Ni偏磷酸盐纳米阵列催化剂（Co2-xNixP4O12-C，图1）。 ▲图1. (a) 在碳布基底上生长Co2-xNixP4O12-C催化剂的合成方法示意图; (b) Co2-xN

▲第一作者：李昱芝、王政；通讯作者：徐平教授 李思伟博士

通讯单位： 哈尔滨工业大学

论文DOI： 10.1002/adfm.201910498

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作者首次以MOFs为前驱体化合成了具有优异电催化OER性能的双金属偏磷酸盐纳米阵列，利用DFT计算和电流模拟揭示了掺杂效应和形貌效应对催化性能的影响。

金属偏磷酸盐是一类在电催化和超级电容器领域颇具前景的新材料。作者以CoNi(n)-ZIF纳米片作为前驱体，碳布为载体，通过低温气相磷化法合成了相互连接的Co-Ni偏磷酸盐纳米阵列催化剂（Co2-xNixP4O12-C，图1）。

▲图1. (a) 在碳布基底上生长Co2-xNixP4O12-C催化剂的合成方法示意图; (b) Co2-xNixP4O12-C催化剂的形成机理。

作者利用XRD、Raman、XPS 等表征手段证明，不同Ni含量CoNi(n)-ZIF前驱体在磷化后均可得到偏磷酸盐(Co2-xNixP4O12-C)产物。在Ni含量较低时（20%及以下），产物可以保持前驱体的纳米阵列结构（图2）。Ni含量较高时该结构会坍塌。

▲图2. Co2-xNixP4O12-C (x = 0、0.22、0.4和0.67)催化剂的XRD (a)，拉曼(b c) 以及 Co1.6Ni0.4P4O12-C的扫描电镜图（c d）。

作者进一步研究了Co2-xNixP4O12-C (x = 0、0.22、0.4和0.67)的电催化OER性能（图3）。其中Co1.6Ni0.4P4O12-C具有最好的OER 性能，在10 mA/cm2 处的过电位仅为230 mV，Ni掺杂量更高和更低时，性能均有明显下降。

▲图 3. 在1 mol/L KOH电解液Co2P4O12-C、Co1.78Ni1.22P4O12-C、Co1.6Ni0.4P4O12-C和Co1.33Ni0.67P4O12-C与空白碳布、商用 IrO2的线性扫描谱比较(a); 各样品的塔菲尔曲线及斜率比较(b)；交流阻抗谱比较(c)和稳定性测试(d)。

为了解释OER性能随Ni含量变化出现的火山型曲线，作者首先进行了DFT计算，并发现Ni位点是Co2-xNixP4O12-C材料催化OER的活性位（图4a-b）。另一方面，电流模拟表明，与无序结构相比，纳米阵列可以引导离子电流的均匀分布，提供更多电催化活性位点（图4c-d）。Co1.6Ni0.4P4O12-C既保持了MOFs前驱体纳米阵列的形貌，又具有较多高活性的Ni位点，因此具有最佳的催化性能。

▲图5. Co2P4O12 (a)和Co2−xNixP4O12-C (b)的晶型结构；Co2P4O12、Ni-Co2-xNixP4O12 和Co-Co2-xNixP4O12的OER吉布斯自由能(c); Co1.6Ni0.4P4O12-C (d)和Co1.33Ni0.67P4O12-C (e)催化剂表面电流分布。

本文作者不仅开发了MOFs为前驱体合成了金属偏磷酸盐阵列的新方法，还结合DFT计算和电流模拟等技术研究了掺杂效应和形貌效应对双金属电催化剂性能的影响，对其他电催化反应体系有一定借鉴意义。