随着人们对可再生能源和清洁能源需求的不断增加，高效、低成本的析氧反应（OER）电催化剂引起了氢能领域的广泛关注。在这项工作中，研究了一种制备石墨烯（Gr，而不是氧化石墨烯）负载的高效OER催化剂的新方法。采用电沉积法制备了GR-负载的Co₃O₄独立纳米片（Gr@eCo₃O₄）。用SiO₂作为共电沉积模板，再用碱蚀刻。Gr提供了较大的电化学表面积和丰富的催化活性位点，并提高了Co₃O₄的电导率。同时，在Gr上电沉积Co₃O₄改善了OER的电荷转移动力学，Gr@eCo₃O₄在10 mA cm^-2下的Tafel斜率为45 mV dec^-1，表现出优异的OER性能。
 

图1. 石墨烯纳米片上四氧化三钴电沉积示意图。
 


图2. Gr (a)、在乙醇中超声振荡90分钟之前(b)和之后(c)的Gr@eSiO₂-Co₃O₄以及通过在NaOH中蚀刻Gr @ eSiO₂-Co₃O₄ 12小时获得的Gr@eCo₃O₄(d)的SEM图像。
 


图3. Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (a)和Gr@eCo₃O₄ (b)的TEM图像。Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (c)和Gr@eCo₃O₄ (d)的HRTEM图像。
 


图4. Gr (a，d)、Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (b，e)和Gr@eCo₃O₄ (c，f)的AFM图像以及相应高度剖面图。
 
 
图5. Gr@eSiO₂-Co₃O₄(a)和Gr@eCo₃O₄的XRD图谱。Gr、Gr@eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的(b)FTIR光谱和(c)拉曼光谱。(d)Gr、Gr@eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的N₂吸附/解吸等温线。(e)Gr @ eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的孔径分布。(f)Gr、Gr@eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的TG曲线。
 
 
图6. (a-c):Gr@eSiO₂-Co₃O₄(a)和Gr@eCo₃O₄ (b)的C 1s光谱和Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (c)的Si 2p光谱(插图是测量XPS光谱)。(d，e):Co₃O₄(1)、Gr@eSiO₂-Co₃O₄ (2)和Gr@eCo₃O₄ (3)的O 1s (d)和Co 2p (e)光谱。
 
 
图7. 各种电极在1 M KOH中以2mVs^-1的速率的OER LSV曲线(a)和塔菲尔曲线(b)。用95% iR补偿校正数据。(c)电流密度与扫描速率的曲线图，以获得电化学双层电容。(d)Gr@eCo₃O₄在10 mA cm ^-2时的计时电位测定响应。
 


图8. 0.6V (SCE)下1 M KOH溶液中Co₃O₄、Gr@Co₃O₄、Gr@eSiO₂-Co₃O₄和Gr@eCo₃O₄的奈奎斯特图(a)和伯德图(b)。(a)中的插图显示了等效电路。
 
       相关研究成果由浙江大学化学系 Ji-Ming Hu等人于2024年发表在Journal of Power Sources (https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.234219)上。原文：Electrodeposited graphene@Co₃O₄ nanosheets for oxygen evolution reaction

转自《石墨烯研究》公众号