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Nature子刊：疏水性納米結(jié)構(gòu)Co3O4@C，在酸性條件下可持續(xù)電催化析氧

電化學(xué)水分解制氫是緩解能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的有效方法。在酸性條件下制氫具有許多優(yōu)勢(shì)，高H⁺濃度能夠促進(jìn)了離子傳輸，改善析氫反應(yīng)(HER)。然而，對(duì)于OER半反應(yīng)，到目前為止還沒(méi)有穩(wěn)定且廉價(jià)的OER催化劑可以在酸性介質(zhì)中的高電位和/或電流密度下工作(即使是高活性的RuO₂也存在嚴(yán)重的失活問(wèn)題)。

基于此，西班牙加泰羅尼亞化學(xué)研究所José Ramón Galán-Mascarós和巴斯克大學(xué)Sara Barja等制備了氮摻雜碳涂覆的Co₃O₄納米粒子(Co₃O₄@C)，其能夠在酸性條件下進(jìn)行穩(wěn)定析氧。

具體而言，所制備的工作陽(yáng)極中結(jié)合了兩種有效的策略：1.將含量豐富的金屬元素中加入具有納米結(jié)構(gòu)的OER催化劑以最大化活性表面積；2.導(dǎo)電碳載體支撐和由石蠟油和石墨粉制成的部分疏水粘合劑協(xié)同，增強(qiáng)了電極表面的疏水性，這可以避免金屬氧化物的適當(dāng)溶劑化，從而阻止它們的溶解。因此，Co₃O₄@C在酸性條件下具有優(yōu)異的OER活性和穩(wěn)定性。

在1.0 M H₂SO₄溶液中，Co₃O₄@C/GPO在10 mA cm^-2電流密度下的過(guò)電位≤398 mV；在100 mA cm^-2電流密度下連續(xù)運(yùn)行43個(gè)小時(shí)后，Co₃O₄@C/GPO上的電位僅增加27 mV。

此外，在加速降解測(cè)試(ADT)中，優(yōu)化的40-Co₃O₄@C/GPO電極在約600次CV循環(huán)后也表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，在10 mA cm^-2電流密度的過(guò)電位僅增加14 mV。總的來(lái)說(shuō)，Co₃O₄@C/GPO電極達(dá)到和維持的電流密度足以滿(mǎn)足光電化學(xué)(PEC)器件的需求，同時(shí)研究人員正在研究將這些酸穩(wěn)定電極組合為光活性半導(dǎo)體的助催化劑。

Sustainable Oxygen Evolution Electrocatalysis in Aqueous 1 M H₂SO₄ with Earth Abundant Nanostructured Co₃O₄. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-32024-6

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Nature子刊：疏水性納米結(jié)構(gòu)Co3O4@C，在酸性條件下可持續(xù)電催化析氧

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