Ni/Co比例调控LDH结构实现高效尿素氧化

层状双金属氢氧化物（LDHs）是一类具有离子层状结构的材料，其特征是在带正电的类水滑石层间嵌有含阴离子的区域。LDHs在电池和燃料电池等能源转化系统中展现出优异的电化学活性。 庆尚大学Juyeong Kim与滑铁卢大学Anna Klinkova 在 EcoMat 发表题为“Enhanced Urea Oxidation Reaction Through Layered Double Hydroxides: Insights From ZIF-67-Derived Nanostructures”的研究论文，作者基于沸石咪唑酯骨架-67（ZIF-67）开发出一种分级多孔纳米结构，并进一步将其转化为具有不同镍（Ni）浓度的LDH结构。通过精确调控LDH中的Ni/Co比例，系统探究了不同摩尔分数的Co和Ni对电化学尿素氧化反应（UOR）催化活性与选择性的影响。

研究发现，Ni含量较低（≤40%）的LDH结构表现出较高的O₂生成活性和选择性，这主要归因于其结构不稳定性及ZIF-67衍生材料中占主导地位的析氧反应（OER）。相反，当Ni含量较高（≥60%）时，LDHs有效抑制OER并显著提升了UOR的催化活性。这一优势归功于高Ni含量LDH形成的中空结构，其扩展的电化学活性表面有助于改善电极界面的质量传输与扩散性能，从而加速反应动力学，提升电流密度。

本研究为金属有机框架（MOF）衍生纳米结构在尿素氧化反应（UOR）中的设计与优化提供了重要的理论依据和指导原则。