超疏气金属/金属氧化物析氧催化电极的构筑

电化学析氧反应是人工光合成和电解水池中的一个重要反应，其反应速率直接决定了上述两种能源转换器件或过程的效率。由于电析氧反应发生在固、液、气（电极/电解质/氧气）三相接触界面，所以反应的速率不仅受到电极催化剂本体活性的影响，而且受到电极界面性质影响。

河南大学特种功能材料教育部重点实验室赵勇教授课题组通过水热-还原-氧化等多步反应制备了具有核壳结构的金属@金属氧化物纳米颗粒，以该纳米颗粒为催化剂，构筑了具有超疏气特性的金属@金属氧化物复合电极，其展现出高效析氧催化活性。

研究人员首先通过水热方法合成了钴、镍复合的金属氧化物，将该复合氧化物在氨气中热还原处理，并在空气中氧化，得到了核壳结构的钴镍@钴镍氧化物复合催化剂。相比常规金属氧化物催化剂，具有核壳结构金属@金属氧化物电导率呈现指数量级的提高，从而催化剂的电化学活性位点数量提高了一个数量级。该催化剂在高浓度碱性电解液中的析氧起始过电位为0.32伏特，电流密度为10毫安/平方厘米下的过电位为0.38伏特，其活性可以与贵金属氧化铱相媲美。

在成功制备高性能催化剂的基础上，进一步将该催化剂与高分子粘结剂共混制备成薄膜电极。对薄膜电极进行不同气氛热处理，得到了无粘结剂的金属@金属氧化物复合电极。相比含有粘结剂的电极，无粘结剂电极的析氧催化活性提高1倍以上。该种电极不仅具有高密度活性位点，而且其展示出了超疏气性质。超疏气电极具有高的氧气逃逸速率，克服了析氧反应过程中氧气在电极上的吸附造成电极活性面积下降的缺点，最终获得了高活性析氧催化电极。

该论文作者为：Jinling He, Binbin Hu, Yong Zhao

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201602116/abstract

Superaerophobic Electrode with Metal@Metal-Oxide Powder Catalyst for Oxygen Evolution Reaction

Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 5998-6004, DOI: 10.1002/adfm.201602116

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