Co 3 O 4 /β-MnO 2 /C納米復(fù)合材料的ORR性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-04-04 01:05
分別以液相沉淀法、水熱法制備Co3O4和β-MnO2,并用超聲法制備復(fù)合材料Co3O4/β-MnO2/C,將其作為燃料電池陰極催化劑,在三電極體系下研究其催化氧還原反應(yīng)（ORR）的性能.制備過(guò)程中形成了Co3O4納米顆粒和β-MnO2納米棒,在Co3O4/β-MnO2/C中,Co3O4附著在β-MnO2上.采用循環(huán)伏安測(cè)試（CV）和線(xiàn)性?huà)呙璺矞y(cè)試（LSV）研究了所制備復(fù)合材料的電化學(xué)性能,結(jié)果表明:由于Co3O4與β-MnO2的協(xié)同效應(yīng),因此Co3O4/β-MnO2/C在堿性體系中具有良好的催化活性,起始電位達(dá)0.88 V、半波電...
【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,48(10)北大核心EICSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)
【部分圖文】：
各催化劑的XRD圖
第10期魏明銳，等：Co3O4/β-MnO2/C納米復(fù)合材料的ORR性能研究·59·中包含Co3O4和β-MnO2兩種材料的特征峰，證明超聲法成功制備了Co3O4/β-MnO2/C復(fù)合材料．圖2為Co3O4，β-MnO2和Co3O4/β-MnO2/C的SEM圖．從圖2(a)中可以看出Co3O4為直徑20～40nm的納米顆粒，圖2(b)顯示β-MnO2為長(zhǎng)約1μm的納米棒．在復(fù)合材料中，部分Co3O4納米顆粒附著在β-MnO2納米棒上，這種結(jié)構(gòu)能夠增加材料的比表面積，提供更多的ORR活性位點(diǎn)，從而提高材料的催化活性．催化劑的表面元素價(jià)態(tài)由XPS獲得．圖3為圖1各催化劑的XRD圖圖2各催化劑的SEM照片圖3Co3O4/β-MnO2/C的XPS譜圖Co3O4/β-MnO2/C的XPS譜圖，圖中BE為結(jié)合能．從圖3(a)可以清晰地看到Co，Mn，O和C等元素的存在．Co2p的擬合分峰如圖3(b)所示，780.4eV和795.5eV處的峰分屬Co2p3/2和Co2p1/2，兩個(gè)峰的結(jié)合能相差15.1eV．這兩個(gè)峰進(jìn)一步分成七個(gè)峰：BE為780.2eV和795.4eV處的峰代表Co3+；BE為781.3eV和797.3eV處的峰代表Co2+；S1，S2，S3為衛(wèi)星峰[16]，Co3+/Co2+為1.44．圖3(c)為Mn2p的擬合分峰，642.2eV和653.7eV處的峰分屬M(fèi)n2p3/2和Mn2p1/2，結(jié)合能相差11.5eV[4]．這兩個(gè)峰可分為兩對(duì)自旋軌道峰：642.0/653.4eV和643.7/654.6eV分別表示Mn4+和Mn3+，Mn3+/Mn4+為1.05．以上
MnO2/C復(fù)合材料．圖2為Co3O4，β-MnO2和Co3O4/β-MnO2/C的SEM圖．從圖2(a)中可以看出Co3O4為直徑20～40nm的納米顆粒，圖2(b)顯示β-MnO2為長(zhǎng)約1μm的納米棒．在復(fù)合材料中，部分Co3O4納米顆粒附著在β-MnO2納米棒上，這種結(jié)構(gòu)能夠增加材料的比表面積，提供更多的ORR活性位點(diǎn)，從而提高材料的催化活性．催化劑的表面元素價(jià)態(tài)由XPS獲得．圖3為圖1各催化劑的XRD圖圖2各催化劑的SEM照片圖3Co3O4/β-MnO2/C的XPS譜圖Co3O4/β-MnO2/C的XPS譜圖，圖中BE為結(jié)合能．從圖3(a)可以清晰地看到Co，Mn，O和C等元素的存在．Co2p的擬合分峰如圖3(b)所示，780.4eV和795.5eV處的峰分屬Co2p3/2和Co2p1/2，兩個(gè)峰的結(jié)合能相差15.1eV．這兩個(gè)峰進(jìn)一步分成七個(gè)峰：BE為780.2eV和795.4eV處的峰代表Co3+；BE為781.3eV和797.3eV處的峰代表Co2+；S1，S2，S3為衛(wèi)星峰[16]，Co3+/Co2+為1.44．圖3(c)為Mn2p的擬合分峰，642.2eV和653.7eV處的峰分屬M(fèi)n2p3/2和Mn2p1/2，結(jié)合能相差11.5eV[4]．這兩個(gè)峰可分為兩對(duì)自旋軌道峰：642.0/653.4eV和643.7/654.6eV分別表示Mn4+和Mn3+，Mn3+/Mn4+為1.05．以上結(jié)果表明：在Co3O4/β-MnO2/C表面，Co3+和Mn3+暴露較多，而Co3+和Mn3+正是活性位點(diǎn)[4,8]，更利于該催化劑催化氧還原反應(yīng)．2.2催化劑電化學(xué)性能通?
本文編號(hào)：3117435
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各催化劑的XRD圖
第10期魏明銳，等：Co3O4/β-MnO2/C納米復(fù)合材料的ORR性能研究·59·中包含Co3O4和β-MnO2兩種材料的特征峰，證明超聲法成功制備了Co3O4/β-MnO2/C復(fù)合材料．圖2為Co3O4，β-MnO2和Co3O4/β-MnO2/C的SEM圖．從圖2(a)中可以看出Co3O4為直徑20～40nm的納米顆粒，圖2(b)顯示β-MnO2為長(zhǎng)約1μm的納米棒．在復(fù)合材料中，部分Co3O4納米顆粒附著在β-MnO2納米棒上，這種結(jié)構(gòu)能夠增加材料的比表面積，提供更多的ORR活性位點(diǎn)，從而提高材料的催化活性．催化劑的表面元素價(jià)態(tài)由XPS獲得．圖3為圖1各催化劑的XRD圖圖2各催化劑的SEM照片圖3Co3O4/β-MnO2/C的XPS譜圖Co3O4/β-MnO2/C的XPS譜圖，圖中BE為結(jié)合能．從圖3(a)可以清晰地看到Co，Mn，O和C等元素的存在．Co2p的擬合分峰如圖3(b)所示，780.4eV和795.5eV處的峰分屬Co2p3/2和Co2p1/2，兩個(gè)峰的結(jié)合能相差15.1eV．這兩個(gè)峰進(jìn)一步分成七個(gè)峰：BE為780.2eV和795.4eV處的峰代表Co3+；BE為781.3eV和797.3eV處的峰代表Co2+；S1，S2，S3為衛(wèi)星峰[16]，Co3+/Co2+為1.44．圖3(c)為Mn2p的擬合分峰，642.2eV和653.7eV處的峰分屬M(fèi)n2p3/2和Mn2p1/2，結(jié)合能相差11.5eV[4]．這兩個(gè)峰可分為兩對(duì)自旋軌道峰：642.0/653.4eV和643.7/654.6eV分別表示Mn4+和Mn3+，Mn3+/Mn4+為1.05．以上
MnO2/C復(fù)合材料．圖2為Co3O4，β-MnO2和Co3O4/β-MnO2/C的SEM圖．從圖2(a)中可以看出Co3O4為直徑20～40nm的納米顆粒，圖2(b)顯示β-MnO2為長(zhǎng)約1μm的納米棒．在復(fù)合材料中，部分Co3O4納米顆粒附著在β-MnO2納米棒上，這種結(jié)構(gòu)能夠增加材料的比表面積，提供更多的ORR活性位點(diǎn)，從而提高材料的催化活性．催化劑的表面元素價(jià)態(tài)由XPS獲得．圖3為圖1各催化劑的XRD圖圖2各催化劑的SEM照片圖3Co3O4/β-MnO2/C的XPS譜圖Co3O4/β-MnO2/C的XPS譜圖，圖中BE為結(jié)合能．從圖3(a)可以清晰地看到Co，Mn，O和C等元素的存在．Co2p的擬合分峰如圖3(b)所示，780.4eV和795.5eV處的峰分屬Co2p3/2和Co2p1/2，兩個(gè)峰的結(jié)合能相差15.1eV．這兩個(gè)峰進(jìn)一步分成七個(gè)峰：BE為780.2eV和795.4eV處的峰代表Co3+；BE為781.3eV和797.3eV處的峰代表Co2+；S1，S2，S3為衛(wèi)星峰[16]，Co3+/Co2+為1.44．圖3(c)為Mn2p的擬合分峰，642.2eV和653.7eV處的峰分屬M(fèi)n2p3/2和Mn2p1/2，結(jié)合能相差11.5eV[4]．這兩個(gè)峰可分為兩對(duì)自旋軌道峰：642.0/653.4eV和643.7/654.6eV分別表示Mn4+和Mn3+，Mn3+/Mn4+為1.05．以上結(jié)果表明：在Co3O4/β-MnO2/C表面，Co3+和Mn3+暴露較多，而Co3+和Mn3+正是活性位點(diǎn)[4,8]，更利于該催化劑催化氧還原反應(yīng)．2.2催化劑電化學(xué)性能通?
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