李作鹏,赵耀晓,刘卫,贺雯娟,刘文军,郭永,张三兵.脊椎状NiCo2O4纳米棒的制备及其析氧和氧还原性能研究[J].分子催化,2019,33(1):19-26
脊椎状NiCo2O4纳米棒的制备及其析氧和氧还原性能研究
Facile Synthesis of Spine-like NiCo2O4 Nanorods as Highly Efficient Electrocatalysts for Oxygen Reduction and Evolution Reactions
投稿时间:2018-12-24  修订日期:2019-01-10
DOI:
中文关键词:  脊椎状NiCo2O4纳米棒  电催化活性  析氧性能  氧还原性能
英文关键词:spine-like NiCo2O4 nanorods  electrocatalytic activity  oxygen evolution performance  oxygen reduction performance
基金项目:国家自然基金(21073113),山西省自然基金(201701D121016)及大同市科技攻关项目(201819)
作者单位E-mail
李作鹏 山西大同大学 化学与环境工程学院, 山西 大同 037009  
赵耀晓 山西大同大学 化学与环境工程学院, 山西 大同 037009  
刘卫 山西大同大学 化学与环境工程学院, 山西 大同 037009  
贺雯娟 中国农业大学 理学院 应用化学系 北京 100193  
刘文军 山西大同大学 化学与环境工程学院, 山西 大同 037009  
郭永 山西大同大学 化学与环境工程学院, 山西 大同 037009  
张三兵 中国农业大学 理学院 应用化学系 北京 100193 san3zhang@yeah.net 
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中文摘要:
      以水热法并进一步焙烧合成脊椎状NiCo2O4纳米棒,通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和热重分析仪(TG)等来表征其结构形态及热稳定性.采用线性扫描法(LSV)、循环伏安(CV)研究所制备催化剂的在玻碳和旋转圆盘电极上的电催化活性:在0.1 mol·L-1 KOH溶液中的电催化析氧反应(OER)和电催化氧还原反应(ORR).研究结果表明,所制备的脊椎状NiCo2O4纳米棒有大量的不饱和态,200℃焙烧制备的脊椎状NiCo2O4纳米棒析氧过电位最小可达309 mV,Tafel斜率145.6 mV/dec,其氧还原极限电流密度在1600 rmp可达到5.095 mA·cm-2,电子转移数在3.2~3.8之间,接近四电子转移机理,其优良电化学性能可能是由于暴露了更多的边缘缺陷的缘故.
英文摘要:
      Spine-like NiCo2O4 nanorods have been synthesized by a facile hydrothermal method, followed by calcination process. The morphology and stability of the as-prepared catalysts were characterized by transmission electron microscope (TEM), X-ray photoelectron energy spectrum (XPS), X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetric analysis (TG) techniques. The oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR) performance of as-prepared NiCo2O4 were studied in 0.1 mol·L-1 KOH solution using linear sweep voltammetry (LSV) with GC and rotating disk electrode, respectively. After testing, the lowest overpotential of 309 mV and Tafel slope of 145.6 mV/dec were achieved for OER, moreover, the highest current density could reach 5.095 mA·cm-2 at 1600 rmp for ORR. The electron transfer numbers were range from 3.2 to 3.8, close to four electron transfer mechanism. This indicates that electrocatalytic properties of the NiCo2O4 electrode is excellent, which probably due to the unique structural feature with more edge defect.
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