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浙江大學(xué)化學(xué)系 Ji-Ming Hu等--電沉積石墨烯@Co3O4納米片用于析氧反應(yīng)

隨著人們對可再生能源和清潔能源需求的不斷增加，高效、低成本的析氧反應(yīng)（OER）電催化劑引起了氫能領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。在這項(xiàng)工作中，研究了一種制備石墨烯（Gr，而不是氧化石墨烯）負(fù)載的高效OER催化劑的新方法。采用電沉積法制備了GR-負(fù)載的Co₃O₄獨(dú)立納米片（Gr@eCo₃O₄）。用SiO₂作為共電沉積模板，再用堿蝕刻。Gr提供了較大的電化學(xué)表面積和豐富的催化活性位點(diǎn)，并提高了Co₃O₄的電導(dǎo)率。同時，在Gr上電沉積Co₃O₄改善了OER的電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)，Gr@eCo₃O₄在10 mA cm^-2下的Tafel斜率為45 mV dec^-¹，表現(xiàn)出優(yōu)異的OER性能。

圖1. 石墨烯納米片上四氧化三鈷電沉積示意圖。

圖2. Gr (a)、在乙醇中超聲振蕩90分鐘之前(b)和之后(c)的Gr@eSiO₂-Co₃O₄以及通過在NaOH中蝕刻Gr @ eSiO₂-Co₃O₄ 12小時獲得的Gr@eCo₃O₄(d)的SEM圖像。

圖3. Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (a)和Gr@eCo₃O₄ (b)的TEM圖像。Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (c)和Gr@eCo₃O₄ (d)的HRTEM圖像。

圖4. Gr (a，d)、Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (b，e)和Gr@eCo₃O₄ (c，f)的AFM圖像以及相應(yīng)高度剖面圖。

圖5. Gr@eSiO₂-Co₃O₄(a)和Gr@eCo₃O₄的XRD圖譜。Gr、Gr@eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的(b)FTIR光譜和(c)拉曼光譜。(d)Gr、Gr@eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的N₂吸附/解吸等溫線。(e)Gr @ eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的孔徑分布。(f)Gr、Gr@eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的TG曲線。

圖6. (a-c):Gr@eSiO₂-Co₃O₄(a)和Gr@eCo₃O₄ (b)的C 1s光譜和Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (c)的Si 2p光譜(插圖是測量XPS光譜)。(d，e):Co₃O₄(1)、Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (2)和Gr@eCo₃O₄ (3)的O 1s (d)和Co 2p (e)光譜。

圖7. 各種電極在1 M KOH中以2mVs^-1的速率的OER LSV曲線(a)和塔菲爾曲線(b)。用95% iR補(bǔ)償校正數(shù)據(jù)。(c)電流密度與掃描速率的曲線圖，以獲得電化學(xué)雙層電容。(d)Gr@eCo₃O₄在10 mA cm ^-²時的計(jì)時電位測定響應(yīng)。

圖8. 0.6V (SCE)下1 M KOH溶液中Co₃O₄、Gr@Co₃O₄、Gr@eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的奈奎斯特圖(a)和伯德圖(b)。(a)中的插圖顯示了等效電路。

相關(guān)研究成果由浙江大學(xué)化學(xué)系 Ji-Ming Hu等人于2024年發(fā)表在Journal of Power Sources (https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.234219)上。原文：Electrodeposited graphene@Co₃O₄ nanosheets for oxygen evolution reaction

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號



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