纳米结构的Co₃O₄-石墨烯杂化催化剂是通过一步真空动力学喷涂技术从Co₃O₄微粒和石墨粉中制备的。研究了具有多种Co₃O₄含量的Co₃O₄-石墨烯杂化催化剂，涉及在1.0 M KOH中的氧释放反应（OER）和氢释放反应（HER），以及在0.1 M NaOH中检测H₂O₂。我们发现，由于电荷转移动力学的增强，杂化催化剂中石墨烯含量的增加导致OER电催化活性的整体改善。具有25 wt％Co₃O₄的杂化催化剂显示出对OER的最佳电催化活性，最低过电势（η）为283 mV@10 mA cm^-2，并且具有出色的反应动力学和25 mV dec^-1的低Tafel斜率。此外，还验证了在1.0 M KOH中50 mA cm^-2的OER稳定性50 h。具有50 wt％Co₃O₄的杂化催化剂显示出对HER的最高活性，η为108 mV@10 mA cm^-2，Tafel斜率为90 mV dec^-1，在50 mA cm^-2下的稳定性接近30 h。此外，它还显示了超高H₂O₂安培检测功能，灵敏度高达18,110 μA mM^-1 cm^-2，线性检测范围为20 μM至1 mM，检测极限为0.14 μM。
  
Figure 1. 纳米颗粒沉积系统下薄膜制造的步骤
 

Figure 2. 石墨烯/NF（a,b）和含25wt％ Co₃O₄/NF的复合材料（c,d）的SEM图。
 

Figure 3. 50 wt％ Co₃O₄/NF（a,b），75 wt％ Co₃O₄/NF（c,d）和纯Co₃O₄/NF（e,f）的SEM图
  

Figure 4. Co₃O₄复合材料在非法拉第区域从0到0.2 V vs. Hg/HgO不同扫描范围的CV图。
 
 
Figure 5. Co₃O₄-石墨烯杂化催化剂的OER（a,b,c）和HER（d,e,f）在50 mA cm^-2下的LSV、Tafel图以及稳定性测试。
 
  
Figure 6. 不同Co₃O₄含量下Co₃O₄-石墨烯催化剂对H₂O₂浓度的电流感应响应的校准曲线。
 
      相关研究成果于2020年由蔚山大学Doo-Man Chun课题组，发表在Ceramics International（doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.06.118）上。原文：Fabrication of efficient nanostructured Co₃O₄-Graphene bifunctional catalysts: Oxygen evolution, hydrogen evolution, and H₂O₂ sensing。

转自《石墨烯杂志》公众号：