編號：FTJS10189
篇名：直接化學(xué)氣相沉積法制備二維鈷鐵氧體用于高效析氧反應(yīng)
作者：吳堯 楊杰夫 鄭媚 胡點(diǎn)軼 Teddy Salim 湯碧珺 劉政 李述周
關(guān)鍵詞： 二維過渡金屬氧化物 化學(xué)氣相沉積 超微電極測試 析氧反應(yīng)
機(jī)構(gòu)： 南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
摘要： 二維(2D)過渡金屬氧化物(TMO)的地球豐度高,并且具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和較好的催化性能,是新能源工業(yè)領(lǐng)域中非常有應(yīng)用前景的電催化劑.然而,由于合成高質(zhì)量和可控厚度的2D TMO具有一定的難度,目前有關(guān)2D TMO的微觀電化學(xué)研究的報道較少.本文采用化學(xué)氣相沉積法直接合成了2D鈷鐵氧體(CoFeO),所制得的2D CoFeO呈現(xiàn)結(jié)晶性良好的超薄尖晶石結(jié)構(gòu),其最薄厚度可達(dá)到6.8 nm.采用超微電極測試平臺考察了堿性條件下2DCoFeO催化析氧反應(yīng)(OER)的性能.結(jié)果表明,2D CoFeO(111)面在10 m Acm-2的電流密度下表現(xiàn)出330 m V的低過電位,在570 m V的過電位下表現(xiàn)出142 m Acm-2的高電流密度.密度泛函理論計算發(fā)現(xiàn)2DCoFeO表面上的雙金屬位點(diǎn)降低了反應(yīng)能壘.此外,2DCoFeO的超薄厚度使體電阻率降低,同時增加了活性位點(diǎn)的利用率,進(jìn)而提高了對OER的催化活性,這與在超微電極平臺上測得的2D CoFeO厚度-OER活性依賴關(guān)系的結(jié)果一致.本研究還合成了大面積的2D CoFeO薄膜,其標(biāo)準(zhǔn)三電極體系研究表明2D CoFeO樣品仍然表現(xiàn)出較高的催化OER活性和較好的壽命,說明所制備的2D CoFeO具有較好的實(shí)際應(yīng)用潛力.綜上,本文采用氣相化學(xué)沉積法直接合成了超薄2DCoFeO納米片,其最薄厚度可達(dá)6.8 nm,2DCoFeO表現(xiàn)出良好的OER性能,為2DTMOs電催化劑的可控合成開辟了新途徑.此外,本文還分析了2DCoFeO電催化OER反應(yīng)的機(jī)理,為二維電催化劑設(shè)計提供了新思路。
