六方金属钴纳米片包覆N掺杂石墨烯作为高效水氧化电催化剂

本文采用NaCl晶体作为生长模板,制备了金属Co纳米片包覆N掺杂石墨烯的分级结构,金属Co纳米片的厚度小于4 nm,高含量的六角钴是一种高效的OER电催化剂。分级结构的形成依赖于还原剂菲咯啉、过饱和钴离子,以及模板盐(NaCl)和生长产物之间相匹配的晶格。由菲咯啉衍生的碳环境有助于煅烧过程中六方钴的保留。合成的Co-CN SS具有小的起始过电位(290 mV),并且在高电流密度下具有与RuO2相当的OER活性。在这种材料中,很少报道的六方钴被认为是非凡OER活性的主要贡献者。N掺杂石墨烯和纳米片上长纳米片的分级结构亦有利于优异的OER性能。同时,该方法还可以拓展到Ni3Fe-CN SS和NiCo-CN SS等其他金属的类似结构中,使这些材料成为新型前驱体转换为其他功能材料。

Fig. 1 (a)Co-CN SS的合成路线;Co–CN SS的(b)低倍率和(c)高倍率SEM图,(d)低倍率TEM图,(e)HRTEM图和(f)STEM-EDS元素映射图。

Fig. 2(a)Co-CN SS的XRD图谱;(b)立方Co和六方Co的晶体结构以及相应的俯视图;(c)Co-CN SS的拉曼光谱;Co-CN SS在(d)Co 2p、(e)N 1s和(f)C 1s区域的XPS光谱图。

Fig. 3 使用不同金属离子作为前驱的(a,b)SEM图和(c,d)XRD图。 (a,c)Ni:Fe = 3:1,(b,d)Ni:Co = 1:1。

Fig. 4 (a)Co-CN SS、RuO2、商业Co粉末和空GC的LSV曲线;(b)Co-CN SS、Ni3Fe-CN SS和NiCo-CN SS的LSV曲线;(c)Co-CN SS和商业Co粉末的Tafel曲线;(d)Co-CN SS的j-t曲线;所有数据都经过iR矫正。

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责任编辑:马嘉悦
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