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类石墨烯多孔四氧化三钴纳米片用作高效析氧反应电催化剂
近年来，世界范围内的传统能源危机促使人们加快对新能源的探索和利用。其中，电解水产氢用来制备清洁高效能源引起了科研工作者的高度关注。由于电解水的过程一直受到阳极析氧反应动力学的限制，因而开发具有高活性和高稳定性的析氧反应电催化剂对于解决目前的能源危机具有十分重要的意义。
近日，澳大利亚伍伦贡大学的窦士学院士（点击查看介绍）课题组在制备高效析氧反应电催化剂领域取得重大进展。他们采用表面活性剂诱导自组装结合高温煅烧的方法制备出了类石墨烯多孔四氧化三钴纳米片。当用作析氧反应催化剂时，其具有很低的起始催化电位（0.617 V vs. Hg/HgO, 0.1 M KOH），很大的催化电流密度（在0.8 V vs. Hg/HgO下达到12.26 mA cm-2），很低的Tafel斜率（66 mV dec-1），和稳定的循环性能（2000次伏安扫描后电流密度只降低2.0%），远优于其他纳米结构（纳米花状和纳米立方体）的四氧化三钴和商用氧化铱催化剂。其优异的电催化性能首先得益于其多孔结构和极薄的片层厚度（1.6 nm）。这种结构特点不仅带来超浸润的电极表面和极高的活性比表面积，而且在催化剂的表面和介孔位置产生了大量低配位钴原子，为催化析氧反应提供了丰富的活性位点。另外，相比于块体材料，这种超薄纳米片因为缺少了相邻片层原子的束缚，晶格结构发生畸变和扭曲。这种晶格畸变一方面提高了材料本身的导电性能，另一方面促进了表面物质粒子的转化和传输，从而进一步提高了材料的电催化活性。
这种类石墨烯多孔纳米片的合成为其他材料纳米结构的设计和制备提供了思路，并对发展高性能电催化剂具有十分重要的意义。
这一成果近期发表在《Nano Energy》上。第一作者为窦玉海和廖婷，通讯作者为窦士学院士和孙子其老师。
该论文作者为：Yuhai Dou, Ting Liao, Zongqing Ma, Dongliang Tian, Qiannan Liu, Ziqi Sun, Jung Ho Kim, Shi Xue Dou
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Graphene-Like Holey Co3O4 Nanosheets As a Highly Efficient Catalyst for Oxygen Evolution Reaction
Nano Energy, 2016, 30, 267-275. DOI: 10.1016/j.nanoen.2016.10.020
窦士学院士及其科研团队简介
窦士学，澳大利亚工程院院士，伍伦贡大学超导与电子材料研究所所长，澳华科技协会名誉会长，新西兰皇家科学基金会、美国国家科学基金会、俄罗斯-美国科学委员会、香港科学基金会评委及中国科学院海外评审专家。窦士学院士是世界上超导和能源储备材料领域最有影响力的科学家之一。因其在相关领域的杰出成就，窦院士获得包括澳大利亚政府百年贡献奖、资深优秀奖和优秀合作奖在内的多项学术奖励。截至目前，其已发表700余篇学术论文（包括Science, Science Advances, Nature Communications, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nano Lett., ACS Cent. Sci.等国际学术重要期刊），论文被引次数超过33000次，h因子达到80。
窦士学院士在伍仑贡大学建立了世界上著名的科研梯队，目前已培养博士毕业生160余人，博士后和访问学者70余人。从研究所走出的科研工作者现已遍布北美、欧洲、亚洲和澳大利亚的材料和工程领域。其科研团队现有成员150余人，研究方向主要集中在纳米材料在能源存储和转换领域的应用，钠离子电池产业化研究，超薄二维材料的制备及表征，以及电子和超导材料的研制及在电子器件中的应用等。窦院士领导的超导与电子材料研究所与中国科学院、北京航空航天大学、复旦大学、四川大学、华中科技大学、中国科学技术大学、南京工业大学、美国凯斯西储大学、马里兰大学、日本NIMS、新加坡南洋理工学院、韩国成均馆大学、澳洲悉尼科技大学、昆士兰大学、昆士兰科技大学和阿德莱德大学等世界著名科研机构建立了合作关系，并取得了显著的科研成果。这些深入广泛的合作在促进科技进步、产业发展、以及民族文化交流等方面做出了巨大贡献。
http://www.x-mol.com/university/faculty/35068
伍伦贡大学超导与电子材料所网址：
http://isem.uow.edu.au/index.html