金属-有机框架材料（MOFs）是由金属离子和有机配体通过配位键组成的一类多孔配位聚合物。MOFs及其衍生物具有孔隙率高、比表面积大、结构多样可控等特点，在多相催化、能量转换和存储、气体分离中都有着广泛的应用。其中普鲁士蓝类似物（PBAs）作为一种典型的MOF材料，由于其独特的结构稳定性和金属阳离子的可调性，被认为是很有前途的电催化材料。

MOF-on-MOF材料是一种基于不同结构和形貌的MOF单元组装成的同质或异质结构的纳米复合材料。合理设计和简便合成复杂的多级MOF异质结构是近年来化学和材料科学领域的研究热点之一。与单一MOF材料相比，MOF-on-MOF复合材料具有前所未有的可调性和多层次化纳米结构。因此充分利用多种MOFs之间的协同效应，能够极大程度地拓宽MOFs材料的应用范围以及价值。

 

近日，温州大学钱金杰课题组通过调控溶剂的极性制备出新颖的MOF-on-MOF异质结构（FeNi-PBA）。此项工作以条状的Ni-ABDC为前驱体，在不同极性溶剂中加入铁氰化钾和Ni-ABDC。对于极性较高的溶剂（水和甲醇），PBA优先生长在Ni-ABDC前驱体的表面上；而对于极性较低的溶剂（乙醇和正丙醇），PBA将选择性地生长在Ni-ABDC的侧面，从而得到了两种类型的MOF-on-MOF异质结构（FeNi-PBA-plane和FeNi-PBA-edge）。经过高温碳化得到一系列MOF-on-MOF衍生碳纳米复合材料，并应用于析氧反应（OER）中。在电流密度达10 mA cm^-2时，优化后的FeNi-NC-800催化剂表现出最低的过电位（281 mV）和最小的塔菲尔斜率（82 mV dec^-1）。这种双金属-碳复合材料显示出比对照材料更好的OER活性和稳定性，可归因于其丰富的FeNi纳米颗粒、高氮含量、大比表面积以及FeNi原子之间的协同作用。此外，在确定OER过程中的活性组分为Ni基氢氧化物（NiOOH）后，相关的理论计算也进一步证明，在NiOOH中掺入Fe元素能够有效地提升材料的电催化OER性能。

文章要点：

1、溶剂的极性对PBAs在MOF前驱体上的生长行为有着显著的影响。

2、MOF-on-MOF衍生的碳纳米材料具有丰富的FeNi₃纳米颗粒和大比表面积。

3、Fe和Ni原子之间的协同效应在OER反应过程中增强了电子转移速率。

本研究工作为MOF-on-MOF材料可控生长提供了新思路，并为其在OER电催化反应中的研究开辟了新的道路。近日，这一研究结果以“Different growth behaviour of MOF-on-MOF heterostructures to enhance oxygen evolution”为题发表在《ChemSusChem》，温州大学作为第一通讯单位，化学与材料工程学院2021级硕士研究生毛璐娇为第一作者，钱金杰副教授为通讯作者，该工作受到国家自然科学基金（21601137）、浙江省自然科学基金（LQ16B010003）、温州市基础科学研究项目（G20190007）、云南省地方本科高校基础研究联合专项重点项目（202101BA070001-042）等资助。

参考文献：

Mao, L., Chen, D., Guo, Y., Han, C., Zhou, X., Yang, Z., Huang, S. and Qian, J., Different growth behaviour of MOF-on-MOF heterostructures to enhance oxygen evolution. ChemSusChem. 2022, 10.1002/cssc.202201947.

DOI: 10.1002/cssc.202201947

https://doi.org/10.1002/cssc.202201947