開發能夠在酸性工作條件下工作的用於析氧反應（OER）的儲量豐富的電催化劑仍然極具挑戰性。儘管許多第一排過渡金屬氧化物在鹼性介質中極具競爭力，但是它們中的大多數在高質子濃度下會溶解或變得不活潑。目前，只有貴金屬催化劑，如IrO2，在酸性介質中可保持高活性和穩定性。近日，巴塞羅那科學技術學院José Ramón Galán-Mascarós，巴斯克大學Sara Barja提出了一個有前途的處理方案，在一個陽極中結合了兩個強有力的策略：i）結合儲量豐富金屬的納米結構OER催化劑，以最大化活性表面積；ii）由石蠟油和石墨粉製成的導電的、部分疏水的粘合劑來支撐。要點1.研究人員首先通過對金屬有機骨架前驅體(ZIF-9)Co(bIM)2（bIM=2-苯並咪唑）的熱處理，合成了碳包覆的Co（Co@C）納米顆粒。然後在低溫下進行氧化，以實現其完全轉變為Co3O4納米顆粒，其由有機骨架衍生的無定形氮雜碳塗層（Co3O4@C）覆蓋。高分辨率透射電子顯微鏡顯示，樣品周圍存在類似石墨化的納米結構，嵌入了Co3O4納米顆粒。此外，這些C-納米結構中的一些具有納米片狀的形態，而另一些則摺疊在Co3O4納米顆粒周圍形成洋蔥狀的環。要點2.研究發現，氮摻雜碳包覆的Co3O4納米顆粒（Co3O4@C）作為堅固且可擴展的陽極具有出色的酸性OER性能，在1 M硫酸溶液中工作時，只需要極小過電位（η ≤ 398 mV）即可保持10 mA cm–2的電流密度超過40小時，而沒有任何活性降低或失活的跡象。高活性和高穩定性優於已報道的任何其它非貴金屬催化劑。此外，研究人員通過析氧量，定量證實了這些電極用於OER的高法拉第效率（> 96%），其他氧化過程的參與可以忽略不計。這項研究為開發快速、節能的酸介質水氧化電極開闢了另一種途徑。Yu, J., Garcés-Pineda, F.A., González-Cobos, J. et al. Sustainable oxygen evolution electrocatalysis in aqueous 1 M H2SO4 with earth abundant nanostructured Co3O4. Nat Commun 13, 4341 (2022).DOI：10.1038/s41467-022-32024-6https://www.nature.com/articles/s41467-022-32024-6加微信群方式：添加編輯微信18065920782，備註：姓名-單位-研究方向（無備註請恕不通過），由編輯審核後邀請入群。原位XPS、原位XRD、原位Raman、原位FTIR
鑽石舞台 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()
留言列表
留言列表