多酸基有机无机杂化钒酸盐用于电催化析氧性能研究

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高性能电催化剂的开发是众多能源转换和存储体系的关键技术。电催化析氧反应(OER)是可充电金属空气电池、CO2还原和水裂解的关键的半反应。析氧反应具有缓慢的反应动力学需要很高的过电位,极大地限制了电解水的效率,基于此,大量研究者集中于高效、高稳定性且较为低廉的电催化氧气析出反应催化剂的研究。目前最好的析氧催化剂仍为贵金属氧化物,但是高昂的成本和低储量限制了其大规模的应用[1],所以开发廉价、高效、稳定的电催化析氧催化剂成为该领域的关键[2]。本文采用水热法合成了一例有机无机杂化钒酸盐CoV2O6(btx)2(1),中心原子Co原子分别于四个配体的四个氮原子相连形成二维层状结构,中心Co原子与钒氧簇的两个氧原子相连,两个钒氧簇通过共顶点形成四元{V4O12}环,四元{V4O12}环相连形成三维的层状结构。Co-btx层状网络与Co-{V4O12}层状结构彼此穿插连接形成三维网络结构。同时还探究了其在碱性条件下的析氧性能。结果显示,化合物1表现出了媲美IrO2的OER活性,在碱性条件下,10 mA/cm-2电流密度的对应电位可达340 mV,同时塔菲尔斜率仅为55 mV·dec-1
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