Hibridación Asistida por Reacción de Interdifusión de Marcos Organo-Metálicos Bidimensionales y Nanosheets Ti3C2Tx para la Evolución Electrocatalítica de Oxígeno

Los nanosheets de marcos organo-metálicos bidimensionales (MOF) han sido considerados recientemente como los electrocatalizadores modelo debido a su estructura porosa, rápida transferencia de masa e iones a través del grosor, y gran porción de centros metálicos activos expuestos. Se anticipa que la combinación de estos con nanosheets bidimensionales eléctricamente conductores logre un rendimiento mejorado en la electrocatalisis. En este trabajo, hibridamos in situ CoBDC 2D (benzeno-1,4-dicarboxilato de cobalto) con nanosheets de Ti3C2Tx (la fase MXene) a través de un proceso asistido por reacción de interdifusión. El material híbrido resultante se aplicó en la reacción de evolución de oxígeno y alcanzó una densidad de corriente de 10 mA cm-2 a un potencial de 1.64 V vs electrodo de hidrógeno reversible y una pendiente de Tafel de 48.2 mV dec-1 en 0.1 M KOH. Estos resultados superan a los obtenidos por el catalizador estándar basado en IrO2 y son comparables o incluso mejores que los logrados por los catalizadores basados en metales de transición de última generación reportados previamente. Mientras que la capa de CoBDC proporcionó la estructura altamente porosa y gran área de superficie activa, los nanosheets eléctricamente conductores y hidrofílicos de Ti3C2Tx permitieron la rápida transferencia de carga e iones a través de la interfaz bien definida Ti3C2Tx-CoBDC y facilitaron el acceso de electrolito acuoso a las superficies activas catalíticamente de CoBDC. Los nanosheets híbridos se fabricaron además en un cátodo de aire para una batería recargable de zinc-aire, que se utilizó con éxito para alimentar un diodo emisor de luz. Creemos que la hibridación in situ de MXenes y MOFs 2D con control de interfaz proporcionará más oportunidades para su uso en aplicaciones energéticas.