中国化学会第32届学术年会
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富氧空位NiCo-, NiMn-, NiCoMn-LDHs/NF用于提高析氧反应性能
刘碧莹 张曼 王宇辰 陈作 严凯*

分会

第四十三分会:纳米催化

摘要

包含不饱和d波段过渡金属的水滑石 (Layered double hydroxides, LDHs),是析氧反应 (Oxygen evolution reaction, OER)的候选材料。但是,堆叠的板层会阻塞活性位点,阻止电解液进入内部空间。在这项工作中,我们报告简单的共沉淀与水热方法相结合,直接生长在泡沫镍片 (Nickle foam, NF)上的二元水滑石NiCo-LDHs (5.01 nm)、NiMn-LDHs (3.45 nm)和三元水滑石NiCoMn-LDHs纳米片(1.26 nm),它们展示了优越的OER性能。值得注意的是,NiCoMn-LDHs纳米片在20 mA cm-2时表现出最低的290 mV过电位与最小的87 mV dec-1 Tafel斜率,与二元水滑石 NiCo-LDHs (310 mV, 118 mV dec-1)和 Nimn-LDHs (330 mV, 126 mV dec-1) 相比,减少20 - 40 mV和31 - 39 mV dec-1。这种出色的性能归功于纳米板的二维结构和大量暴露的活性位点,尤其是氧气空位。此外,NiCoMn-LDHs 纳米片的电荷转移电阻(Rct)最小为6.3 Ω,最大电化学双层电容(Cdl) 为5.52 mF cm-2,比双金属 NICo-LDHs (11.0 Ω, 4.85 mF cm-2)和NiMn-LDHs(30.6 Ω,3.00 mF cm-2)。此外,NiCoMn-LDHs 纳米板在 10 小时和循环稳定性上保持良好的耐用性,且没有明显变化。这项工作提供了一个简单的策略,为OER工艺设计各种类型的双金属和三金属LDHs提升。

关键词

水滑石;析氧反应;纳米片;氧空位

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