基于類水滑石制備過渡金屬氧化物復(fù)合材料及其析氧性能研究.pdf

1、本文以增強(qiáng)材料的電催化活性、降低反應(yīng)過程中的過電位為導(dǎo)向，利用水滑石(LDHs)層板中金屬離子組分可調(diào)以及原子級(jí)分散等優(yōu)勢(shì)，以LDHs為前驅(qū)體，通過液相還原/氧化的方法得到多組分高分散的納米復(fù)合材料。采用LDHs為前驅(qū)體制備的組分均勻分布在過渡金屬?gòu)?fù)合材料中，各組分在復(fù)合材料中均勻分散，不僅提供了更多的催化活性位點(diǎn)提升材料的催化能力，而且有利于電子的快速轉(zhuǎn)移進(jìn)而增強(qiáng)材料的催化活性。此外，復(fù)合材料中各組分相互均勻的“錨定”，避免了在催化過

2、程中因遷移而造成團(tuán)聚，提升材料的穩(wěn)定性，為構(gòu)筑高性能析氧(OER)電催化劑奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　主要內(nèi)容如下:
　　(1)組分均勻分散的Ni/Fe3O4復(fù)合材料的制備及OER性能:首先通過水熱法制備NiFe-LDH，以次磷酸鈉為還原劑合成出高分散的Ni/Fe3O4復(fù)合材料，并對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行探究。在Ni/Fe3O4復(fù)合材料中，Ni和Fe3O4均勻分散，增強(qiáng)了Ni和Fe3O4的相互作用，這樣不僅改善了Ni/Fe3O4復(fù)合材料的

3、導(dǎo)電性，而且還加快了其傳質(zhì)能力，使得Ni/Fe3O4復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)越的OER性能，其電流密度達(dá)到20mA cm-2時(shí)，僅需過電位為275mV。此外，Ni/Fe3O4復(fù)合材料也表現(xiàn)出優(yōu)秀的穩(wěn)定性，經(jīng)過11h的水電解測(cè)試，電流損失較小。同時(shí)，也探究了NiFe-LDH在不同還原溫度下合成NiFe基復(fù)合材料的OER性能。發(fā)現(xiàn)水滑石在還原溫度為140℃下所得的Ni/Fe-dopedβ-Ni(OH)2/Fe3O4表現(xiàn)出最好的催化活性，其電流密度達(dá)

4、到20mA cm-2時(shí)，僅需過電位為250mV，Tafel斜率為59mV dec-1。
　　(2)Fe-doped Co3O4@C復(fù)合材料的制備及OER性能:通過共沉淀法、水熱氧化法以及碳包覆，制備出小尺寸、高分散的Fe-doped Co3O4@C納米粒子。通過SEM，TEM，HRTEM，XPS，BET等測(cè)試手段，對(duì)Fe-doped Co3O4@C納米粒子進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果表明:Fe-doped Co3O4@C納米粒子高度分散