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美國萊斯大學(xué)Pulickel M. Ajayan課題組--石墨烯作為電化學(xué)轉(zhuǎn)移層
       這里,通過測量氧化鈷(Co3O4)薄納米片上單層石墨烯的電化學(xué)性能,研究了石墨烯的吸收特性(從相鄰材料中)。在此組件中,電化學(xué)反應(yīng)期間單層石墨烯充當(dāng)界面層,可抑制實(shí)際電活性物質(zhì)與電解質(zhì)的直接接觸。結(jié)果表明,雖然石墨烯是電化學(xué)惰性的,但當(dāng)它放置在Co3O4納米片上時(shí),也能夠催化氧析出反應(yīng)(OER)。該石墨烯覆蓋的Co3O4模型體系顯示出與Co3O4相似的電化學(xué)性能,表明金屬氧化物的電化學(xué)性質(zhì)可以完全轉(zhuǎn)移到石墨烯。基于密度泛函理論(DFT)計(jì)算,可以知道石墨烯與Co3O4之間的電荷轉(zhuǎn)移是石墨烯由惰性轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚晕镔|(zhì)的關(guān)鍵因素。

Figure 1. (a)G/Co3O4的光學(xué)照片,Co3O4納米片視為暗點(diǎn)分布在整個(gè)基底上,石墨烯轉(zhuǎn)移至基底頂部,其中虛線分割了石墨烯覆蓋與未覆蓋兩部分,插圖是幾何結(jié)構(gòu)示意圖,(b)電化學(xué)池中工作電極的層組裝示意圖。


Figure 2. (a)G/Co3O4 (紅線), Co3O4 (黑線),石墨烯 (藍(lán)線) 和bi-G/Co3O4工作電極在0.1 M KOH水溶液中的線性掃描伏安(LSV)曲線(掃速為5 mV s-1),可以看出G/Co3O4與Co3O4呈現(xiàn)出相似的OER活性,插圖是相應(yīng)的放大圖,(b)G/Co3O4的電荷分布計(jì)算頂視圖和側(cè)視圖。


Figure 3.(a)G/Co3O4在不同電位下的自由能圖(對于OER),(b)石墨烯在不同電荷水平,OER幾分步以及相應(yīng)OER過電位的自由能,(c)石墨烯在不同電位下的自由能圖(對于OER),(d)對于G/Co3O4和帶電荷的石墨烯,過電位與吸附自由能差值(OH* 和 OOH*之間)的OER火山圖。
       該研究工作由美國萊斯大學(xué)Pulickel M. Ajayan課題組于2019年發(fā)表在Carbon期刊上。原文:Graphene as an electrochemical transfer layer(Carbon 141 (2019) 266e273)
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