隨著人們對(duì)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Co
3O
4獨(dú)立納米片（Gr@eCo
3O
4）。用SiO
2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Co
3O
4的電導(dǎo)率。同時(shí)，在Gr上電沉積Co
3O
4改善了OER的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)，Gr@eCo
3O
4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@eSiO
2-Co
3O
4以及通過(guò)在NaOH中蝕刻Gr @ eSiO
2-Co
3O
4 12小時(shí)獲得的Gr@eCo
3O
4(d)的SEM圖像。
圖3. Gr@eSiO
2-Co
3O
4 (a)和Gr@eCo
3O
4 (b)的TEM圖像。Gr@eSiO
2-Co
3O
4 (c)和Gr@eCo
3O
4 (d)的HRTEM圖像。
圖4. Gr (a，d)、Gr@eSiO
2-Co
3O
4 (b，e)和Gr@eCo
3O
4 (c，f)的AFM圖像以及相應(yīng)高度剖面圖。
圖5. Gr@eSiO
2-Co
3O
4(a)和Gr@eCo
3O
4的XRD圖譜。Gr、Gr@eSiO
2-Co
3O
4和Gr@eCo
3O
4的(b)FTIR光譜和(c)拉曼光譜。(d)Gr、Gr@eSiO
2-Co
3O
4和Gr@eCo
3O
4的N
2吸附/解吸等溫線。(e)Gr @ eSiO
2-Co
3O
4和Gr@eCo
3O
4的孔徑分布。(f)Gr、Gr@eSiO
2-Co
3O
4和Gr@eCo
3O
4的TG曲線。
圖6. (a-c):Gr@eSiO
2-Co
3O
4(a)和Gr@eCo
3O
4 (b)的C 1s光譜和Gr@eSiO
2-Co
3O
4 (c)的Si 2p光譜(插圖是測(cè)量XPS光譜)。(d，e):Co
3O
4(1)、Gr@eSiO
2-Co
3O
4 (2)和Gr@eCo
3O
4 (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@eCo
3O
4在10 mA cm
-2時(shí)的計(jì)時(shí)電位測(cè)定響應(yīng)。
圖8. 0.6V (SCE)下1 M KOH溶液中Co
3O
4、Gr@Co
3O
4、Gr@eSiO
2-Co
3O
4和Gr@eCo
3O
4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@Co
3O
4 nanosheets for oxygen evolution reaction
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
