Co 3 O 4 /β-MnO 2 /C纳米复合材料的ORR性能研究

发布时间：2021-04-04 01:05

　　分别以液相沉淀法、水热法制备Co₃O₄和β-MnO₂,并用超声法制备复合材料Co₃O₄/β-MnO₂/C,将其作为燃料电池阴极催化剂,在三电极体系下研究其催化氧还原反应（ORR）的性能.制备过程中形成了Co₃O₄纳米颗粒和β-MnO₂纳米棒,在Co₃O₄/β-MnO₂/C中,Co₃O₄附着在β-MnO₂上.采用循环伏安测试（CV）和线性扫描伏安测试（LSV）研究了所制备复合材料的电化学性能,结果表明:由于Co₃O₄与β-MnO₂的协同效应,因此Co₃O₄/β-MnO₂/C在碱性体系中具有良好的催化活性,起始电位达0.88 V、半波电... 

【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2020,48(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

各催化剂的XRD图

第10期魏明锐，等：Co3O4/β-MnO2/C纳米复合材料的ORR性能研究·59·中包含Co3O4和β-MnO2两种材料的特征峰，证明超声法成功制备了Co3O4/β-MnO2/C复合材料．图2为Co3O4，β-MnO2和Co3O4/β-MnO2/C的SEM图．从图2(a)中可以看出Co3O4为直径20～40nm的纳米颗粒，图2(b)显示β-MnO2为长约1μm的纳米棒．在复合材料中，部分Co3O4纳米颗粒附着在β-MnO2纳米棒上，这种结构能够增加材料的比表面积，提供更多的ORR活性位点，从而提高材料的催化活性．催化剂的表面元素价态由XPS获得．图3为图1各催化剂的XRD图图2各催化剂的SEM照片图3Co3O4/β-MnO2/C的XPS谱图Co3O4/β-MnO2/C的XPS谱图，图中BE为结合能．从图3(a)可以清晰地看到Co，Mn，O和C等元素的存在．Co2p的拟合分峰如图3(b)所示，780.4eV和795.5eV处的峰分属Co2p3/2和Co2p1/2，两个峰的结合能相差15.1eV．这两个峰进一步分成七个峰：BE为780.2eV和795.4eV处的峰代表Co3+；BE为781.3eV和797.3eV处的峰代表Co2+；S1，S2，S3为卫星峰[16]，Co3+/Co2+为1.44．图3(c)为Mn2p的拟合分峰，642.2eV和653.7eV处的峰分属Mn2p3/2和Mn2p1/2，结合能相差11.5eV[4]．这两个峰可分为两对自旋轨道峰：642.0/653.4eV和643.7/654.6eV分别表示Mn4+和Mn3+，Mn3+/Mn4+为1.05．以上

MnO2/C复合材料．图2为Co3O4，β-MnO2和Co3O4/β-MnO2/C的SEM图．从图2(a)中可以看出Co3O4为直径20～40nm的纳米颗粒，图2(b)显示β-MnO2为长约1μm的纳米棒．在复合材料中，部分Co3O4纳米颗粒附着在β-MnO2纳米棒上，这种结构能够增加材料的比表面积，提供更多的ORR活性位点，从而提高材料的催化活性．催化剂的表面元素价态由XPS获得．图3为图1各催化剂的XRD图图2各催化剂的SEM照片图3Co3O4/β-MnO2/C的XPS谱图Co3O4/β-MnO2/C的XPS谱图，图中BE为结合能．从图3(a)可以清晰地看到Co，Mn，O和C等元素的存在．Co2p的拟合分峰如图3(b)所示，780.4eV和795.5eV处的峰分属Co2p3/2和Co2p1/2，两个峰的结合能相差15.1eV．这两个峰进一步分成七个峰：BE为780.2eV和795.4eV处的峰代表Co3+；BE为781.3eV和797.3eV处的峰代表Co2+；S1，S2，S3为卫星峰[16]，Co3+/Co2+为1.44．图3(c)为Mn2p的拟合分峰，642.2eV和653.7eV处的峰分属Mn2p3/2和Mn2p1/2，结合能相差11.5eV[4]．这两个峰可分为两对自旋轨道峰：642.0/653.4eV和643.7/654.6eV分别表示Mn4+和Mn3+，Mn3+/Mn4+为1.05．以上结果表明：在Co3O4/β-MnO2/C表面，Co3+和Mn3+暴露较多，而Co3+和Mn3+正是活性位点[4,8]，更利于该催化剂催化氧还原反应．2.2催化剂电化学性能通?


本文编号：3117435