中国科学院:金属钴基氧化物实心结构的基催化剂异质复合纳米材料

时间：2022-10-02 09:04:19来源：网络整理

近日，中科院合肥物理所固体物理研究所微纳技术与器件实验室研究员李跃在电催化电极材料的构建与应用方面取得新进展。相关研究成果发表在国际期刊Journal of Materials Chemistry上。A (J. Mater. Chem. A, 5, 11163-11170 (2017))。

在目前开发的各种可再生能源生产和存储技术中，电化学水分解制氢、燃料电池、金属-空气电池等能量转换和存储装置具有效率高、结构简单、环境友好、应用范围广等优点。广泛关注。其中，析氧反应（OER）在这些能量转换和储存装置中发挥着重要作用。然而，OER过程的过电位非常高，需要消耗大量能源。通过催化剂降低OER过电位是非常必要的。目前，性能优异的催化剂主要是钌基材料，具有低过电位和高电流密度等优点。然而，由于贵金属钌含量低，此类材料难以获得大规模工业应用。因此钌基催化剂，开发基于非贵金属的高效催化剂势在必行。理论研究表明，金属钴（Co）和钴基氧化物的催化活性接近于钌基材料。然而，由于固体结构Co基催化剂的比表面积有限，难以进一步提高其催化活性，因此制备空心结构Co基催化剂是一种非常有前景的策略。理论研究表明，金属钴（Co）和钴基氧化物的催化活性接近于钌基材料。然而钌基催化剂，由于固体结构Co基催化剂的比表面积有限，难以进一步提高其催化活性，因此制备空心结构Co基催化剂是一种非常有前景的策略。理论研究表明，金属钴（Co）和钴基氧化物的催化活性接近于钌基材料。然而，由于固体结构Co基催化剂的比表面积有限，难以进一步提高其催化活性，因此制备空心结构Co基催化剂是一种非常有前景的策略。

综上所述，李跃课题组的研究人员以聚苯乙烯（PS）球为模板，通过热解还原获得了具有高比表面积的空心碳掺杂Co/Co3O4异质复合纳米材料。该复合材料不仅保留了聚苯乙烯的球形结构，而且具有较高的比表面积和均匀分散的活性位点，如下图所示。进一步研究表明，该方法构建的复合材料具有优异的导电性和催化能力，并具有良好的循环稳定性。上述研究成果对高性能能量转换与储存材料的设计、规模化制备和应用具有重要意义。

上述研究得到了国家自然科学基金委和中科院科技创新“交叉合作团队”的资助。

红外补偿碳掺杂 Co/Co3O4 空心球异质复合纳米材料在 1 M KOH 溶液中的极化曲线。插图是复合材料的透射照片。

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