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超薄α-Co(OH)2的合成及其电催化析氧性能研究

潘申成;俞娟;赵璐璐;李兵

【期刊名称】《《宜春学院学报》》

【年(卷),期】2019(041)006

【总页数】4页(P10-13)

【关键词】α-Co(OH)2;还原-氧化法;电催化析氧

【作者】潘申成;俞娟;赵璐璐;李兵

【作者单位】淮北师范大学物理与电子信息学院安徽淮北235000

【正文语种】中文

【中图分类】O646

如今，随着传统化石燃料的日渐枯竭，能源问题成为限制社会发展的主要原因之一。

与此同时，大量化石燃料燃烧带来的环境问题也引起了人们的广泛关注。因此，寻

找新的清洁能源成为了解决能源与环境问题的主要方法之一[1-2]。氢气因具有燃

烧无污染，可再生，燃烧热量高等诸多优点引起了科研工作者的广泛关注[3]。但

是传统工业上制取氢气的方法仍然依赖于化石燃料，且纯度难以达到人们的预期效

果。由于电催化分解水只产生氢气和氧气，具有无污染，耗能低等特点成为了解决

环境问题和能源短缺的有效手段之一。氧析出(OER)反应作为电解水的两个半反应

之一[4]，由于四质子四电子转移的复杂过程导致相对于析氢反应(HER)复杂得多，

因此需要高效的析氧催化剂来加速反应的进行[5]。贵金属氧化物催化剂是目前已

知的最优秀的OER催化剂，例如RuO2,IrO2，但是高昂的价格以及储量很低限

制了在工业上大规模的应用[6]。因此开发非贵金属OER催化剂迫在眉睫[7-8]。

过渡金属化合物因其具有廉价，低毒性等特点被广泛研究[9]。特别是过渡金属氧

化物和氢氧化物具有很高的电催化活性，其中钴的氢氧化物和氧化物在电催化析氧

方面表现突出。

使用廉价的原料以及简单的还原-氧化法合成了类水滑石结构的二维超薄α-

Co(OH)2纳米片，并对其进行了微观结构表征，同时对其在碱性电解液中的电催

化析氧活性进行了研究。

1实验部分

1.1实验试剂与分析仪器

Co(NO3)2·6H2O(国药集团，分析纯)；无水乙醇(C2H5OH99.7%国药集团,分

析纯)；KOH(国药集团,分析纯);NaBH4(国药集团，分析纯)；去离子水(实验室

自制);Nafion(5wt%阿尔法试剂)。

X射线衍射仪(PANalyticalX’pertCu靶40kV，40mA荷兰PANalytical公

司);透射电子显微镜(JEOLJEM-2100日本电子)；电化学工作站(CHI760E，上

海辰华公司)。

1.2实验过程

1.2.1二维超薄α-Co(OH)2纳米片的制备

称取0.5820gCo(NO3)2·6H2O(2mmol)溶于10mL去离子水和10mL乙醇

的混合液中，搅拌30分钟，此时溶液为均匀粉红色，搅拌结束向溶液逐滴滴入

10mL新鲜配置的1M的NaBH4乙醇溶液，随着NaBH4的滴入，混合液逐渐

变黑，继续搅拌30分钟后用去离子水和无水乙醇各离心洗涤三次洗去剩余离子。

最后将黑色沉淀物加入40mL去离子水，机械搅拌48小时，机械搅拌过程中可

见体系逐渐变为绿色。搅拌结束后经离心洗涤置于真空干燥箱中60℃干燥8小时。

1.2.2透射电子显微镜测试

二维超薄α-Co(OH)2纳米片的微观形貌使用日本电子JEOLJEM-2100透射电镜

进行观测。透射电镜试样的制备方法如下：首先将适量样品粉末分散在无水乙醇中

后使用移液枪取出5μL分散液滴在透射电镜碳支持膜上。测试时电子束的加速电

压为200kV。

1.2.3X射线衍射仪测试

二维超薄α-Co(OH)2纳米片的晶体结构利用荷兰PANalyticalX’pertX射线衍

射仪进行表征，测试方法如下：取适量粉末填充满带有凹槽的玻璃片中，然后将玻

璃片放置于X射线衍射仪的样品托上。X射线衍射仪使用Cu靶Kα射线，X射线

波长为1.5406A，管电压为40kV,管电流为40mA，扫描模式为2Theta-

Omega，扫描范围5°-85°。

1.2.4电化学测试

本次实验中所有电化学测试均在上海辰华CHE760E电化学工作站上进行的，采用

三电极系统，电解液为1M的KOH(