作為析氧反應(yīng)(OER)的代表性電催化劑，Co-基氫氧化物和氧化物普遍存在電子導(dǎo)電性差和自團(tuán)聚嚴(yán)重的問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了其在催化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。為了克服這些問(wèn)題，我們?cè)诖藞?bào)告了一種方便的靜電吸附輔助溶劑熱方法，用于原位制備超薄Co(OH)
2-CoO/氧化石墨烯納米片雜化物(標(biāo)記為Co-O-H NSs/GO-x)，作為堿性介質(zhì)中OER的高效電催化劑。值得注意的是，最優(yōu)的Co-O-H NSs/GO-1.4 mg樣品，厚度為3.5-3.8 nm，具有出色的電催化OER性能，在10 mA cm
-2時(shí)過(guò)電位僅為283 mV, Tafel斜率較小，為57 mV dec
-1，使其與最先進(jìn)的Co-非自支撐電催化劑相當(dāng)。綜合分析表明，Co-O-H NSs/GO-1.4 mg具有優(yōu)異的OER電催化性能，這可能歸因于其電活性表面積的增加(雙層電容約為146 mF.cm
-2)、高電子濃度(約8.1 × 10
17 cm
-3)，豐富的氧空位(約占氧含量的74.3%)，以及Co-O-H NSs和GO NSs之間高質(zhì)量耦合導(dǎo)致的3d波段中心上移的協(xié)同作用。這項(xiàng)工作為構(gòu)建高性能雜化納米片催化劑提供了一種通用的合成策略，對(duì)建立高效的能量轉(zhuǎn)換反應(yīng)具有特別重要的意義。
圖1. (a) Co-O-H NSs/GO-x合成示意圖，(b) XRD譜圖(黑色豎線代表Co(OH)
2 (JCPDS No. 30-0443)，粉色豎線代表CoO (JCPDS No. 48-1719)， (c)制備的Co-O-H NSs/GO-x和Co-O-H NSs. 的拉曼光譜和(d) zeta電位。
圖2. (a-d) Co-O-H NSs (a)、Co-O-H NSs/GO-0.8 mg (b)、Co-O-H NSs/GO-1.4mg (c)和Co-O-H NSs/GO-2.0 mg (d)的低放大TEM圖像，(e-h)為對(duì)應(yīng)的HRTEM圖像。(i-j) (e)中Co-O-H NSs的局部放大HRTEM圖像：Co(OH)
2 (i)和CoO (i)的晶格;(h-m) (h)中Co-O-H NSs/GO-1.4mg 的局部放大HRTEM圖像：CoO (k)、Co(OH)
2(1)和GO (m)的晶格。(e-h)中的黃色圓圈表示Co(OH)
2和CoO的晶格條紋，黃色方框表示GO的晶格條紋。
圖3. (a) Co-O-H NSs/GO-1.4 mg的HAADF-STEM圖像，(b-d)對(duì)應(yīng)的(b) Co、(c) O、(d) C元素映射圖像;(e-f) Co-O-H NSs (e)和Co -H NSs/GO-1.4 mg (f)的AFM圖像。
圖4. (a) Co-O-H NSs和Co-O-H NSs/GO-x的XPS光譜和(b) Co- 2p光譜。(c) Co-O-H NSs和Co-O-H NSs/GO-1.4 mg的高分辨率C1s和(d)高分辨率O1s光譜。
圖5. (a) Co-O-H NSs、Co-O-H NSs/GO-x和GO的LSV曲線，(b) Tafel曲線，(c) EIS圖，(d)雙層電容值(2 C
dl)， (e) Co-O-H NSs和Co-O-H NSs-x的ECSA歸一化電流密度直方圖，(f) Co-O-H NSs/GO-1.4mg在1.52 V下恒電位電解時(shí)的I-t曲線。
圖6. (a)在0.1 M Na
2SO
4溶液中 Co-O-H NSs和Co-O-H NSs/GO-1.4 mg以1000 Hz固定頻率記錄的Mott-Schottky圖和(b)它們對(duì)應(yīng)的從(a)中提取的載流子濃度；(c) Co-O-H NSs、Co-O-H NSs/GO-1.4 mg和GO的UPS光譜和(d)從(c)中估計(jì)的它們對(duì)應(yīng)的功函數(shù)。
圖7. (a)制備的Co-O-H NSs和Co-O-H NSs/GO-x樣品的XPS價(jià)帶光電發(fā)射光譜，(b) (a)的部分放大圖;(c) (a)中有三維中心標(biāo)簽的光譜經(jīng)過(guò)雪莉型背景減除，(d) 4個(gè)樣品(在10 mA cm
-2下)的OER活性(用η
10表示)與E-E
F參數(shù)的關(guān)系。(c)中的白色條表示相應(yīng)的d波段中心，通過(guò)計(jì)算光譜的重心來(lái)確定。
相關(guān)研究成果由北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院、廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院固體表面物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Chuansheng He等人于2023年發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.169780 )上。原文：In situ facile fabrication of ultrathin Co(OH)
2-CoO/graphene oxide nanosheet hybrids with superior oxygen evolution reaction performance
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
