李健生：异质核壳开放纳米笼型类普鲁士蓝-高效OER催化剂

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成分和形貌可控的分等级纳米材料为调控其物理/化学性能提供了新的方向，这使得它们在基础研究和实际应用的领域都具有很大的潜力。近年来，许多具有复杂纳米结构（NCSS）的纳米材料，如核壳、蛋黄多层核壳和开放式纳米笼/框架结构等，由于其固有特性和在不同领域的潜在应用，引起了人们的极大研究兴趣。普鲁士蓝（PBA）是金属-有机骨架的一个亚类，是合成NCS的一个新平台。PBA由八面体M1[M2(CN)6]构成，其中M1/M2代表过渡金属阳离子（例如铁、钴、镍、锰、锌等）。到目前为止，已经开发出几种制备具有可控结构的双金属PBA的策略，包括软/硬模板、化学刻蚀、元素交换和自模板外延生长，从而得到具有多种成分和形态的PBA。然而，以往的研究主要集中在具有均匀或单相组成的PBA的合成和结构-性能关系，关于PBA的异质成分及性能其应用的报道很少。

最近澳大利亚昆士兰大学余承忠教授课题组与南京理工大学环境与生物工程学院江苏省化工污染控制与资源化高校重点实验室李健生教授团队合作提出了一种还原阳离子交换（RCE）合成铁钴基双金属类普鲁士蓝（PBA）的方法，该类化合物具有不同的组成分布和开放的纳米笼结构。将二价钴引入含盐酸和聚乙烯吡咯烷酮的铁氰化钾溶液中，水热反应后形成具有开笼结构的均匀PBA。通过连续的还原铁以及二价铁与钴的阳离子交换反应，阐明了RCE机理的组成随时间的演化过程。当PBA催化剂用于促进OER时，由于其独特的组分和结构特性以及高的比表面积（576.2 m2 g），获得了优异的OER活性和长期稳定性（10 mA cm-2下的低过电位为271 mV，24小时内的≈5.3%的电位增加）。相关文献“Core–Shell Prussian Blue Analogs with Compositional Heterogeneity and Open Cages for Oxygen Evolution Reaction”发表在Advanced Science上。

综上所述，成功地制备了具有异质性和开放纳米笼结构的核壳普鲁士蓝，并通过时间演化过程对其机理进行了详细研究。PBA-5催化剂呈现出一个开放的笼状结构，富铁的外壳，以及富钴的实心核，空腔体积大，比表面积高（576.2 m2 g-1）。此外，还提出了一种RCE机制。由于多相PBA-5具有结构和组分优势，对OER的电催化活性增强。本研究可进一步激发构建复杂结构PBA催化剂的策略，并可进一步将其应用扩展到其他能源相关应用。

文献链接

Core–Shell Prussian Blue Analogs with Compositional Heterogeneity and Open Cages for Oxygen Evolution Reaction.Advanced Science,2019, DOI: 10.1002/advs.201801901

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201801901