纳米过渡金属氧化物作为析氧电极的研究

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采用原位生长法在泡沫镍上直接生长了Co和Ni复合氧化物。催化剂的形貌、结构及电催化析氧性能随着Ni掺杂量而变化。用SEM研究了Ni掺杂量对催化剂形貌的影响,用XRD研究了Ni掺杂量对催化剂结构的影响。用循环伏安、计时电位法和电化学交流阻抗等技术评估了催化剂的电化学行为。当增加溶液中Ni:Co时,催化剂由纳米线阵列变成纳米片阵列。当Ni:Co为1:1时,所制备的NixCo3-xO4-1:1电极的析氧性能优于其他电极。NixCo3-xO4电极的析氧催化活性与电极的粗糙度有关。计时电位测试表明NixCo3-xO4-1:1纳米线阵列电极的析氧性能十分稳定。NixCo3-xO4-1:1电极对OH-的反应级数,在低电位时为2.0,高电位时为1.0。用一种简单的方法合成了FeOOH纳米线。用SEM表征了催化剂的形貌,用XRD表征了催化剂的结构。制作了一种由泡沫镍和FeOOH组成的复合电极(标记为FeOOH/Ni-foam)。用NiCo2O4/Ni-foam电极作为参照,评价了该复合电极的析氧性能。FeOOH/Ni-foam的表观析氧电流密度是NiCo2O4/Ni-foam的表观析氧电流密度的3倍左右。泡沫镍对FeOOH/Ni-foam的高催化活性有着重要贡献。我们提出了一种协同机理解释FeOOH/Ni-foam的优越催化性能。该机理用Fe3O4/Ni-foam电极的析氧行为得到了验证。经过对比,原位生长的FeOOH/Ni-foam纳米线电极的析氧性能高于涂覆法制备的电极,其在低过电位下的反应级数为1.5,高过电位下的反应级数为2.0。
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