化学与生命科学学院无机功能材料团队在具电催化活性的石墨烯复合材料研究中取得进展

贵金属催化剂具有优秀的氧还原反应(ORR)性能,但是昂贵的价格以及资源受限严重阻碍了贵金属催化剂的广泛应用。尖晶石类氧化物被认为有前途的非贵金属催化剂,为提高ORR性能和催化机理研究提供了新思路。

化学与生命科学学院无机功能材料团队张廷尉博士以煤沥青为碳源,氧化镁为模板通过脱氢、碳化的过程制备出具有多级孔道结构的三维石墨烯材料。采用水热反应将尖晶石MnCo2O4纳米颗粒均匀沉积在石墨烯表面,得到具有高活性的阴极氧还原催化(图1MnCo2O4纳米颗粒均匀分散在石墨烯的表面(图2)。三维多孔结构的MnCo2O4/3D-G催化剂拥有更高的比表面积,同时能够强化传质,有助于提高催化剂的电催化性能。MnCo2O4/3D-G的半波电位0.81 V vs. RHE高于商用Pt/C 10 mV。同时,MnCo2O4/3D-G具有最高的电子转移数和最低的tafel斜率,电催化性能最好3MnCo2O4/3D-G催化剂在碱性介质中展现了优异的ORR 活性和耐久性,为研究非贵金属催化剂提供了广阔前景。上述研究成果发表在Chemsuschem, 2018, 11: 2730-2736中科院SCI一区期刊)。

                                                   

Fig. 1 Synthesis of the MnCo2O4/3D-G catalyst

Fig. 2 TEM images and STEM images of MnCo2O4/3D-G

Fig. 3 Electrochemical performance test of different catalysts