近日，91pro 肖静冉（学术教授）等人在光电催化水分解领域取得重要进展，相关成果以“Kinetic Regulation of Cobalt Redox Cycles in a Ligand-Assembled Co-HAB Cocatalyst for Enhanced Solar Water Oxidation”为题发表在国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》上（中科院一区Top，影响因子：19），该文章第一作者为91pro 2023级硕士研究生贾鑫。

研究背景

BiVO₄因其合适的带隙（~ 2.4 eV）和能带结构，被广泛用于光电化学（PEC）水氧化研究，但其实际应用受限于严重的电荷复合和缓慢的析氧反应（OER）动力学。负载助催化剂是提升其性能的有效手段，其中金属有机框架（MOF）材料因其高比表面积、可调孔结构和明确的活性位点，展现出巨大潜力。Co-HAB作为一种新型二维π-d共轭导电MOF，具有良好的导电性和结构稳定性，OER活性源于Co²⁺/Co³⁺/Co⁴⁺的可逆氧化还原循环。然而，钴基助催化剂中长寿命的Co⁴⁺中间体易积累并捕获空穴，增加界面复合，限制整体效率。因此，在促进高价钴物种形成的同时，加速其还原、促进空穴释放同样至关重要。

成果介绍

本研究首次将VO(acac)₂作为修饰配体引入Co-HAB框架，成功构建了Co-HAB(VOAc)/BiVO₄复合光阳极。实验与DFT计算表明，VO(acac)₂的引入有效调控了Co活性中心的电子结构，促进了高价钴中间体的快速还原，优化了OH*等含氧中间体的吸附/脱附行为，从而显著提升OER动力学。进一步耦合F-NiFeOOH助催化剂后，所构建的F-NiFeOOH/Co-HAB(VOAc)/BiVO₄复合光阳极在1.23 V_RHE下光电流密度达到6.23 mA cm^-2，施加偏压光子-电流效率（ABPE）在0.52 V_RHE下达2.52%，性能优于目前已报道的大多数BiVO₄基光阳极。

该工作不仅揭示了配体工程在调控MOF基助催化剂氧化还原动力学中的关键作用，也为高性能BiVO₄基光阳极的多组分集成设计提供了新思路。

该研究得到国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目的支持。

论文链接：

//doi.org/10.1002/adfm.202530851