這里，報(bào)道了一種新型的非金屬納米催化劑，由氧功能化的電化學(xué)剝離石墨烯（OEEG）納米片陣列組成。得益于垂直排列的陣列結(jié)構(gòu)并引入了氧官能團(tuán)，該非金屬OEEG納米陣列在酸性電解質(zhì)中表現(xiàn)出卓越的OER電催化活性（在10 mA cm-2時(shí)僅需要334 mV過(guò)電位）和穩(wěn)定性，該性能優(yōu)于目前所報(bào)道的所有碳基材料，甚至優(yōu)于商業(yè)Ir/C催化劑（在10 mA cm-2時(shí)需要420 mV）。表征結(jié)果及電化學(xué)測(cè)量證明，OEEG中COOH種類(lèi)充當(dāng)OER的活性位點(diǎn)，原子級(jí)掃描透射電子顯微鏡和電子能量損失譜進(jìn)一步證實(shí)了該結(jié)論。密度泛函理論計(jì)算表明，相比于單活性位點(diǎn)，具有之字型和扶手椅型的邊緣雙活性位點(diǎn)（COOH-zig-corner）更利于OER反應(yīng)的進(jìn)行。
Figure 1. a）OEEG的FESEM圖。b，c）OEEG的TEM圖和FESEM圖。d）OEEG邊緣部分的HRTEM圖，插圖呈現(xiàn)了相應(yīng)的TEM圖。e）OEEG的TEM圖，插圖呈現(xiàn)了DG的TEM圖。f）OEEG的AFM圖。g）G，DG，OG和OEEG的拉曼光譜。h，i）OEEG的高分辨率C 1s和O 1s XPS光譜。
Figure 2. a）G，DG，OG，OEEG和Ir / C的極化曲線(xiàn)。b）1.17 V時(shí)的充電電流密度差與掃描速率的函數(shù)關(guān)系。c）Tafel斜率比較。d）OEEG在循環(huán)1000 圈CV前后的極化曲線(xiàn)，插圖呈現(xiàn)了在10 mA cm-2下的計(jì)時(shí)電位曲線(xiàn)（無(wú)iR校正）。
Figure 3. a）10 mA cm-2處的過(guò)電勢(shì)與DG，R-OEEG和OEEG中的氧含量之間的關(guān)系。b）10 mA cm-2處的過(guò)電勢(shì)與OEEG中氧含量的函數(shù)關(guān)系。c）不同材料G，DG，OG和OEEG與C ：OH比的函數(shù)關(guān)系。d）過(guò)電勢(shì)與C=O含量的函數(shù)關(guān)系。e）對(duì)于CO和COH官能團(tuán)所計(jì)算的OER過(guò)程。f）CO功能邊緣和g）COH功能邊緣的* O中間體示意圖。
Figure 4. 圖案化石墨烯促使高質(zhì)量的AlN膜快速生長(zhǎng)，及其在高性能LED中的應(yīng)用。 a-b）圖案化石墨烯/NPSS上AlN成核階段以及生長(zhǎng)的AlN薄膜SEM圖。c）所生長(zhǎng)的AlN薄膜的TEM暗場(chǎng)像。d）不同條件下生長(zhǎng)的AlN薄膜的FWHM直方圖。e）有無(wú)圖案化石墨烯的NPSS上的UV-LED電致發(fā)光光譜比較。f）圖案化石墨烯/NPSS上制備的UV-LED的歸一化電致發(fā)光光譜。
該研究工作由浙江大學(xué)化工學(xué)院侯陽(yáng)研究員團(tuán)隊(duì)于2020年發(fā)表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文：High-Performance Metal-Free Nanosheets Array Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction in Acid。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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