MnxOy-Co3O4-石墨烯復合材料雙電催化體系的構建及性能研究.pdf

1、本文采用改進Hummers法在實驗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。本文通過對水熱溫度以及Co3O4負載率的控制，優(yōu)選出最佳實驗條件為水熱溫度150℃，Co3O4的預負載率為100％。通過XRD、SEM、TEM、XPS以及電化學分析，發(fā)現(xiàn)Co3O4及NGO之間存在C-O-Co界面鍵合，這種化學鍵產(chǎn)生的協(xié)同作用能夠促進Co3O4/NGO的氧還原

2、催化性能提高。
　　根據(jù)點陣匹配原則設計利用錳氧化物作為輔助催化劑修飾Co3O4/NGO，進一步提高其電催化性能。其中Mn3O4具有一定的H2O2分解能力，并且其結構與Co3O4類似為尖晶石結構且穩(wěn)定性優(yōu)于MnO2。XRD測試結果表明得到的復合材料為Mn3O4、Co3O4和NGO三相組成，氧化物均為純相。STEM測試得知Co3O4納米粒子負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載結構。Mn3O4

3、選擇性負載在Co3O4上是因為鈷錳氧化物相關晶面間距相近，且兩種氧化物均為尖晶石結構，導致Mn3O4在Co3O4表面異質形核很容易發(fā)生，從而形成這種特殊的擔載結構。采用旋轉環(huán)盤測試其電化學活性，發(fā)現(xiàn)其電化學活性優(yōu)于Co3O4/NGO，并且相比于Co3O4/NGO，中間產(chǎn)物過氧化氫產(chǎn)率大大減少，耐久性也得到提高?？刂苾上嘌趸锏谋壤?，當Mn3O4/Co3O4為20％時，材料活性最佳，其半波電位為0.785V，H2O2產(chǎn)率為6.45％。通過