江西师范大学何纯挺JACS：有机硒官能化MOFs分子增强电催化OER！

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研究内容

重塑金属活性位点的反应性对于促进可再生电力水电解至关重要。将杂原子（如Se）掺杂到金属晶格中被认为是一种有效的方法，但通常在苛刻的电催化条件下会失去功能性杂原子，从而导致催化剂逐渐失活。

江西师范大学何纯挺教授首次报道了使用有机硒来调节共活性位点的电催化OER活性。开发了一种基于唑盐的有机硒配体双（3,5-二甲基-1H-吡唑-4-基）硒化物（H2SeBPz），以构建超薄2D金属−有机纳米片（Co-SeMON）。这种新的含杂原子的分子增强策略，可实现可持续的氧释放改善。相关工作以“Molecule-Enhanced Electrocatalysis of Sustainable Oxygen Evolution Using Organoselenium Functionalized Metal−Organic Nanosheets”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。

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研究要点

要点1. 在超薄金属有机纳米片Co-SeMON的预催化剂中，双（3,5-二甲基-1H-吡唑-4-基）硒化物，含有坚固的C−Se−C共价键。结果表明，与这些报道的金属硒化物相，钴位点的催化质量活性显著提高了25倍，并且在碱性条件下催化剂的操作时间延长了1或2个数量级。

要点2. Co-SeMON可以用作OER的前催化剂，OER通过结构重建形成H2SeBPz修饰的簇级CoOOH的实际活性物。电化学测量表明，有机硒可以通过将活化能从65.1±3.8大幅降低到28.5±2.2kJ·mol-1来有效地提高Co活性位点的催化活性，并在10 mA·cm−2下提供218.3±2.2 mV的低过电压。

要点3. 各种原位/非原位光谱技术、从头计算分子动力学和密度泛函理论（DFT）计算的结合揭示了有机硒强化机制，其中硒与含O中间体的非经典键合赋予了超过传统比例关系的吸附能调节。Se键在整个OER过程中足够强，不会从催化剂中溶解，导致这种含硒催化剂的寿命/操作时间从几个小时延长到数百小时，同时保持初始高活性。

该结果显示了分子增强催化剂在高效和经济的水氧化方面的巨大潜力。

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研究图文

图1. 金属基催化位点上有机硒和晶格硒调节的比较图。

图2. Co-SeMON的结构表征。

图3. 有机硒的原位结构重建和稳定性。

图4. OER绩效评估。

图5. 有机硒强化机制。

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文献详情

Molecule-Enhanced Electrocatalysis of Sustainable Oxygen Evolution Using Organoselenium Functionalized Metal−Organic Nanosheets

Li-Ming Cao, Chang-Guo Hu, Hai-Hong Li, Hui-Bin Huang, Li-Wen Ding, Jia Zhang, Jun-Xi Wu, Zi-Yi Du, Chun-Ting He,* Xiao-Ming Chen

J. Am. Chem. Soc.

DOI: 10.1021/jacs.2c10823