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具有优异电催化性能的介孔MnCo2O4材料

氧催化由于在能量储存和转换中起着至关重要的作用而备受关注。目前,Pt基化合物被认为是氧气还原反应(ORR)最好的催化剂,但其析氧反应(OER)活性较差;很少有材料的OER性能与Ir或Ru相比,然而,Ir或Ru基材料对ORR的活性很低。虽然铂铱钌合金可以用作双功能催化剂,但是原料的稀缺和高昂的成本阻碍了它们的应用。MnCo2O4是一种特别的尖晶石氧化物,普通的MnCo2O4对OER有良好的催化活性,ORR性能并不理想,可以通过它的结构柔性和化学态来调整它的催化性能,而如何进行调控却面临挑战。针对这一问题,安徽师范大学耿保友教授课题组通过开发了一种具有优异的ORR和OER性能的双功能催化材料。

具有优异电催化性能的介孔MnCo2O4材料

1 所制备材料的OER(a,b, c)和ORR(d, e, f)性能表征

研究人员通过一种简便的方法高产率制备了介孔MnCo2O4材料,通过X射线光电子能谱(XPS)和同步辐射表征证实所获得的材料表面的Mn主要是MnIV,体相中的Mn主要是MIII,而表面和体相中的Co都是CoII,这种特殊的化学态分布使得该材料可同时应用于OER和ORR反应。在OER性能测试中,该材料在电流密度为10mA/cm2时呈现出较小的过电位(0.40V);ORR性能测试中,MnCo2O4峰电位为0.83V,与Pt/C(0.87 V)的ORR活性相接近,且该材料在3 mA/cm2的ORR电位和10 mA/cm2的OER电位之间的差值只有0.83V。研究人员将所制备的材料组装成锌-空电池,经过180次循环后稳定性良好,MnCo2O4优异的双功能性质说明其具有较大的潜力被用于金属-空气电池。

相关研究结果发表于Angew.Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201708765.

作者:Wenhai Wang, Dr. Long Kuai, Wei Cao, MarkoHuttula, Sami Ollikkala, Taru Ahopelto, Ari-Pekka Honkanen, Simo Huotari,Mengkang Yu, and Prof. Dr. Baoyou Geng*

原文链接如下,或点击下方“阅读原文”查看:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201708765/full



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