多孔框架材料的低温等离子体改性及其电催化应用

【作者】 郭妍如； 郑捷； 李星国；

【机构】 北京大学化学学院；

【摘要】 以金属有机框架（MOF）为代表的多孔框架结构具有高比表面积、高度分散且有序的金属位点,对多孔框架材料的改性是制备高性能催化剂的常用方法,但普通的化学改性方法会导致框架结构的破坏和金属位点的团聚。针对上述问题,我们利用低温等离子体兼具高化学活性和低热效应的特点,通过低温等离子体与多孔框架结构的相互作用,缓解甚至完全消除改性过程中的金属团聚,成功获得了高性能的电解水产氢和产氧催化剂。利用低压射频NH₃等离子体辅助NiMOF-74的热分解,可在300°C下获得碳层包覆的超细的Ni纳米颗粒,在H₂生成反应中表现出高活性和稳定性。等离子体的活性物种能够诱导MOF骨架的分解,与热分解相比,等离子体辅助分解获得的Ni纳米颗粒更细,具有更高的催化活性[1]。利用介质阻挡放电对类普鲁士蓝骨架进行处理,能够将氧引入框架中不饱和的Co位点而不破坏骨架结构,在提高单个金属位点催化活性的同时保留了框架结构中高密度单分散金属位点的优势,在高电流密度电解水的O₂生成反应中较传统催化剂有显著优势[2]。更多还原