基于雜原子摻雜三維石墨烯氣凝膠的雜化材料作為高效的氧電極催化劑.pdf

1、由于傳統(tǒng)能源的逐漸損耗，對于具有高效率、低成本和環(huán)境友好型的能量轉(zhuǎn)換和儲存系統(tǒng)引起了廣泛的研究，氧氣還原反應(yīng)（ORR）和析氧反應(yīng)（OER）的電化學(xué)催化劑是不同能源技術(shù)，包括燃料電池，金屬-空氣電池和水裂解技術(shù)的關(guān)鍵。然而主要的金屬空氣電池和燃料電池功能的實(shí)現(xiàn)取決于陰極ORR的能力，水裂解產(chǎn)生氧氣可能通過OER來實(shí)現(xiàn)，從傳統(tǒng)能源技術(shù)進(jìn)步的主要步驟就是找到能夠?qū)崿F(xiàn)具有低過電位的ORR和OER的雙功能催化劑。眾所周知，Pt/C對于 ORR具有

2、好的催化性能（對于OER的催化效果較差），RuO2和IrO2對于OER具有好的催化作用（對于ORR的催化效果較差），即使Pt(或 Pt合金)和這些金屬氧化物（RuO2和IrO2）的雜化材料能夠作為ORR和OER的雙功能催化劑，這些貴金屬是地球上最稀有的元素之一，因此，大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用是不實(shí)際的。為此，合成了一種高效的非貴金屬催化劑和一種非金屬催化劑，簡寫為Co3O4/N-GAs和N,B-GAs。這兩種催化劑都是通過一步水熱法制備水凝膠，

3、經(jīng)過后續(xù)的處理得到不同雜原子摻雜的氣凝膠。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對復(fù)合物的形貌特征進(jìn)行了測試。運(yùn)用CV、RDE、RRDE和i-t電化學(xué)方法對復(fù)合材料進(jìn)行了電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明Co3O4/N-GAs對ORR和OER具有較好的催化效果, N,B-GAs對ORR具有較好的催化效果。此外，所制備的催化劑還有較好的耐甲醇性和優(yōu)異的穩(wěn)定性，通過有效的4電子過程催化氧氣還原為水。
　　所制備的催化劑具有較高的