二维FeCo-MOF催化剂氧析出性能的综合实验教学设计

张树鹏^{1, *}，林佳阳¹，杨奇¹，宋海欧^{2, *}

¹南京理工大学 化学与化工学院 国家级化学化工实验中心 江苏，南京 210094

²南京师范大学 环境学院 江苏，南京 210023

摘  要：为了提高应用化学专业学生的综合实验能力，设计了一个 “二维FeCo-MOF催化剂的氧析出性能” 大学化学综合实验。实验利用室温搅拌法合成了FeCo-MOF催化剂，采用红外、拉曼、比表面积、光电子能谱等对其结构进行表征，并利用线性扫描伏安法研究了氧析出（OER）性能。结果表明，双金属FeCo-MOF的斜率为65 mV/dec，远低于IrO₂（94 mV/dec），说明FeCo-MOF具有较快的催化动力学。本综合实验涵盖了无机化学、分析化学、电化学、仪器分析等知识点，建议纳入化学专业综合实验课程。

关键词：金属有机框架；室温合成；氧析出；综合实验

本综合实验采用简单的室温搅拌法制备了FeCo-MOF为代表的OER催化剂，并对其结构和OER性能进行了表征。本综合实验具有操作方法简单、产率高及重复性强的优势。材料制备过程中既包含溶解、搅拌、洗涤及干燥等常规操作，也包含红外、拉曼、TEM及XPS等多个重要表征方法的内容，最后利用电化学工作站阐明了OER的电催化性能。本综合实验的开展不仅提高同学们的实践能力，更能激发学习兴趣，提升工作效率，加强团队合作能力。

图1. PTA、Fe-MOF、Co-MOF、FeCo-MOF的FT-IR谱图（a）；FeCo-MOF的Raman谱图（b）、TEM图像（c）；（d）FeCo-MOF的N2吸附-脱附等温线及孔径分布图（插图）；FeCo-MOF的高分辨率（e）Co 2p谱图；（f）Fe 2p谱图