在碱性溶液中电解水制氢是一种很有前途的清洁氢能技术,其中非晶态材料比晶态材料表现出更好的性能,但非晶态金属材料的设计仍然具有挑战性。基于此,韩国成均馆大学Hyoyoung Lee(通讯作者)等人报道利用扭曲共价有机网络(CON)成功合成了一系列非晶态过渡金属纳米颗粒(NPs),该CON可以提供扭曲的C层以及不对称分布的氮。作者以金属离子为催化剂,1, 3, 5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)与对苯二甲酸(TPA)发生缩合反应,合成了一系列过渡金属-CON材料。通过仔细选择CON分子来生长非晶态金属NPs或NCs,作者预计具有固定大小孔洞的2D扭曲CON将限制金属的生长尺寸,并通过CON中金属原子和不对称氮原子之间的强键扭曲金属以形成无序结构。当有机前体的量和单体的孔径固定时,可通过改变金属卤化物的添加量来轻松调节无序和有序Ru NPs之间的比例。在文中,Fe、Ru和Ir被用作具有代表性的过渡金属,并在合成过程中与CON材料结合。经过碳化处理后,制备的无定形Ru-CON材料表现出优异的HER性能,在碱性条件下具有优异的稳定性。在固定单体孔的情况下,低负载量的RuCl3只会形成无定形的Ru纳米团簇(NCs,1.5 nm),而高含量的RuCl3则会形成以结晶为主的Ru NPs(3 nm)。用于析氢反应(HER)的混合相Ru-CON催化剂在10 mA cm-2时显示出极低的过电位(在1.0 M KOH中为12.8 mV)和优异的稳定性(在100 h试验后,在75 mA cm-2时电流损失5.3%)。更重要的是,与混合相Ru-CON材料相比,具有较小Ru-NCs的纯非晶态Ru-CON显示出更好的质量活性和相当大的稳定性,因为非晶态Ru NPs可以提供比晶态更多的活性中心。利用这一策略,成功地制备了非晶态Fe纳米颗粒和Ir纳米颗粒,用于扩展应用,并具有HER活性。Amorphization of Metal Nanoparticles by 2D Twisted Polymer for Super Hydrogen Evolution Reaction. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202102257.https://doi.org/10.1002/aenm.202102257.
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