MnxOy-Co3O4-石墨烯復(fù)合材料雙電催化體系的構(gòu)建及性能研究.pdf

1、本文采用改進(jìn)Hummers法在實(shí)驗(yàn)室中合成的氧化石墨烯作為載體，采用沉淀-水熱兩步法成功制備得到Co3O4/NGO電催化材料，其中Co3O4粒徑在5～15nm之間。本文通過(guò)對(duì)水熱溫度以及Co3O4負(fù)載率的控制，優(yōu)選出最佳實(shí)驗(yàn)條件為水熱溫度150℃，Co3O4的預(yù)負(fù)載率為100％。通過(guò)XRD、SEM、TEM、XPS以及電化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)Co3O4及NGO之間存在C-O-Co界面鍵合，這種化學(xué)鍵產(chǎn)生的協(xié)同作用能夠促進(jìn)Co3O4/NGO的氧還原

2、催化性能提高。
　　根據(jù)點(diǎn)陣匹配原則設(shè)計(jì)利用錳氧化物作為輔助催化劑修飾Co3O4/NGO，進(jìn)一步提高其電催化性能。其中Mn3O4具有一定的H2O2分解能力，并且其結(jié)構(gòu)與Co3O4類似為尖晶石結(jié)構(gòu)且穩(wěn)定性優(yōu)于MnO2。XRD測(cè)試結(jié)果表明得到的復(fù)合材料為Mn3O4、Co3O4和NGO三相組成，氧化物均為純相。STEM測(cè)試得知Co3O4納米粒子負(fù)載在氧化石墨烯表面，Mn3O4附著在Co3O4納米粒子表面形成一種特殊的擔(dān)載結(jié)構(gòu)。Mn3O4

3、選擇性負(fù)載在Co3O4上是因?yàn)殁掑i氧化物相關(guān)晶面間距相近，且兩種氧化物均為尖晶石結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致Mn3O4在Co3O4表面異質(zhì)形核很容易發(fā)生，從而形成這種特殊的擔(dān)載結(jié)構(gòu)。采用旋轉(zhuǎn)環(huán)盤測(cè)試其電化學(xué)活性，發(fā)現(xiàn)其電化學(xué)活性優(yōu)于Co3O4/NGO，并且相比于Co3O4/NGO，中間產(chǎn)物過(guò)氧化氫產(chǎn)率大大減少，耐久性也得到提高?？刂苾上嘌趸锏谋壤?，當(dāng)Mn3O4/Co3O4為20％時(shí)，材料活性最佳，其半波電位為0.785V，H2O2產(chǎn)率為6.45％。通過(guò)